超級計算機研究報告

超級計算機研究報告AMiner研究報告第十期清華大學(xué)計算機系－中國工程科技知識中心知識智能聯(lián)合研究中心（K&I）Contents目錄 2 4 7 4市場篇 37 4 5 5 6 7 37 38點、異構(gòu)節(jié)點、交換設(shè)備與I/O設(shè)備、存儲設(shè)備、對超級計算機未來的發(fā)展趨勢作出了四點相應(yīng)的預(yù)測，運算速度進一步大幅提升、與AI或VP相融合、量子計算機、生物計算機是目前超級計算機發(fā)展的熱門概述篇大學(xué)建造大型報表機(tabulator)的報道又非常大的主存儲器和輔助存儲器，并充分使用并行1TOP500（2018年6月數(shù)據(jù)）：https://www.top52TOP500（2016年6月數(shù)據(jù)）：/list/3TOP500（2013年11月數(shù)據(jù)）：/list/204TOP500（2008年6月數(shù)據(jù)）：/list/223會（AssociationforComputing會上，中國科學(xué)院軟件研究所研究員楊超等人憑借在神威·太湖之光超級計算機上的“千萬清華大學(xué)地學(xué)系副教授付昊桓等人，憑借基于神威·太湖之光的“非線性大地震模擬”再次都提出了更高的要求，計算機能夠準確高效地完成大規(guī)模問題的計算和海量數(shù)據(jù)處理成為4根據(jù)國家安全需求來支持情報和核武器應(yīng)用研究。國家安全是開發(fā)高性能計算技術(shù)的主要的背景之下誕生的，因為其計算速度顯著超出頂尖商用機的數(shù)量級而被視為早期的超級計軍事目標(biāo)驅(qū)動階段也是奠定超級計算機技術(shù)基礎(chǔ)的階段。早期超級計算機系統(tǒng)中首創(chuàng)51964年，ControlData的超級計方式處理，速度比CDC6600等前代產(chǎn)業(yè)政策。到了90年代，一批深耕半導(dǎo)體領(lǐng)域的日本計算機公等，成功獲取IBM大型機技術(shù)的關(guān)鍵部分6逐漸具備了與Cray系列超級計算機競爭的能力，例如即采用并行向量或多向量部件的技術(shù)。1982年推出的C算機開始呈現(xiàn)多極化發(fā)展。MPP系統(tǒng)、集群系統(tǒng)的應(yīng)用進一步提高了超級計算機性能，每7ParagonXP/S1401234652到了21世紀，出現(xiàn)了許多具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用問題，8體系，由兩顆POWER9CPU以及六塊TeslaV100運算加速卡組成，CPU與GPU之接采用的是英偉達公司開發(fā)的NVLink總線，每個節(jié)點的CPU和GPU共用512G），每臺主機中配備IBMPOWER9CPU之間使用NVLink連接，每顆CPU配以兩塊運算加速卡，節(jié)點之間的連接采用EDR5TOP500（2018年11月數(shù)據(jù)）：/list/20清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系與計算機系合作，利用“神威·太湖之光”首次實現(xiàn)了百萬核制、先進制造、新材料等領(lǐng)域與國家超級計算機無錫中心之光上的“千萬億次八百五十萬核可擴展非靜力大氣動力全隱求解器”應(yīng)用軟件獲得“戈9技術(shù)篇系統(tǒng)中有多套向量部件，但存儲器是共享的，因此屬于SM-MIMD類型。對稱多處理器理器對同一存儲單元的訪問時間可能是不同的，依賴于處理器在系統(tǒng)中所處的具體物理位如果并行計算機系統(tǒng)中的處理器必須以消息傳遞的方式訪問遠程存儲器，就稱為算機間的互連緊密程度，又分為緊耦合和松耦合兩種實現(xiàn)進程間的相互通信，是緊耦合的并行機系統(tǒng)，具有良好的可擴展性。CrEPIC）等方法也已成功應(yīng)用到商品化產(chǎn)品中，但隨之而來的超標(biāo)量處理器的設(shè)計越來越復(fù)升單處理器時鐘頻率和一味開發(fā)指令級并行性以提高計算機性能的方法已不再經(jīng)濟有效，進入21世紀之后，多線程、多核技術(shù)應(yīng)運而生，將異構(gòu)并行計算架型的代碼段劃分到同一個子任務(wù)中，然后根據(jù)不同的并行性類型將各子任務(wù)分配到最適合構(gòu)。典型的HPC集群系統(tǒng)主要由五類計算（行計算機的核心就是它和集群內(nèi)的其他節(jié)點交換信息的能力，通常稱為IPC（Inter-超級計算涉及的關(guān)鍵技術(shù)非常多，包括適用于超級計算的多/眾核處理器技術(shù)、高長期以來，油氣地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用高度依賴于包括高性能計算技術(shù)在內(nèi)的信國家超級計算天津中心基于“天河一號”開展的石油勘探數(shù)據(jù)處理程序，實現(xiàn)了復(fù)雜釋一體化系統(tǒng)和GeoEast-Lightn單程波疊前深度偏移和逆時偏移等偏移處理的計算平臺服務(wù)；③石油應(yīng)用并行優(yōu)化開發(fā)服美國能源部和美國國家癌癥研究院的聯(lián)合項目C），題——開發(fā)用于藥物反應(yīng)的預(yù)測模型，可用于優(yōu)化臨床前藥物篩查并推動針對癌癥患者的系列患者生活方式、環(huán)境因素、癌癥類型和醫(yī)療保健系統(tǒng)的最佳癌癥治療策腺癌、自殺心理、阿爾茨海默病、藥物成癮等疾8CANDLE官網(wǎng)：http://candle.cels9ORNL官網(wǎng)：/olcf-resources/compute-s工程仿真CAE（ComputerAidedEngin計周期縮短（單個部件的分析時間可從一周縮短為5小時大幅降低設(shè)計及試驗驗證成象局內(nèi)部原有計算平臺對中小尺度系統(tǒng)和強對流發(fā)展演變情況無法清晰模擬，但提高模式分辨率又難以滿足時效性要求，超級計算平臺解決了該省數(shù)值模式業(yè)務(wù)運算能力不足的問“神威·太湖之光”超級計算機實現(xiàn)了MASNUM海浪數(shù)值模擬的（1/60）°高分辨率的①BIM遠程可視化建模平臺，用戶本地?zé)o需采購高性量和效率，實現(xiàn)不同參與方、不同專業(yè)的多現(xiàn)場信息高效而有序地交互和材料跟蹤管理隨著計算機技術(shù)和應(yīng)用的迅猛發(fā)展，利用高性能計算模擬已經(jīng)成為基礎(chǔ)科學(xué)研究中不諤方程和相對論迪拉克方程的近似解法，用來模擬微觀世界中原子和分子的相互作用和行例如，①使用并行程序進行密度泛函理論（DFT）計（CC）和組態(tài)相互作用（CI）方法被許多量子化學(xué)計算程序采用，成為計算化學(xué)的主要工江蘇無錫的國家超級計算中心已利用新研發(fā)的“神威·太湖之光”超算進行算法庫圍棋人工智能10。隨著具備更強大計算能力的超級計算機的出現(xiàn)，人們可以模擬越來越大規(guī)模的微觀系10楊廣文,趙文來,丁楠,段芳.“神威·太湖之光”及其應(yīng)用系統(tǒng)[J].科學(xué),2017,69(03):12人才篇AMiner基于發(fā)表于國際期刊會議的學(xué)術(shù)論文，對超級計算機領(lǐng)域h-index排名全球u≤10u10-19a20-29a30-39u40-49a≥60u50-59amaleafemaleAMiner基于發(fā)表于國際期刊會議的學(xué)術(shù)論文，對超級計掘，并按照相關(guān)度和影響力等對專家進行排序和分類，排序和分類規(guī)則主要參考專家的h-成員和美國國家工程院院士。此外，2004年因其在使用創(chuàng)新方法應(yīng)用高性能計算機SIAM特別興趣小組第一位獲得超級化和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)問題的創(chuàng)新應(yīng)用。由他領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的算法和軟件為許多大型國家得Euro-Par成就獎。此外他還獲得過全BronisR.DeSupinski，勞倫斯利弗莫爾求學(xué)工作經(jīng)歷：1998年，BronisR.DeSupins現(xiàn)入職日本理化研究所。此外他還是日本國家信息學(xué)研究所的客座教授、美國計算機協(xié)會求學(xué)工作經(jīng)歷：1985年，他獲得清華大學(xué)計算機系學(xué)士學(xué)位，1988年于國防求學(xué)工作經(jīng)歷：1977年，他畢業(yè)于西安交通大學(xué)計算機專業(yè)，1984年獲得美國性能科學(xué)計算的基礎(chǔ)算法預(yù)科計算建?！敝笇?dǎo)專家組成員、CNGI獲獎情況：他曾主持完成國家自然科學(xué)基金、863計劃、973計劃、國際求學(xué)工作經(jīng)歷：1991年，他在清華大學(xué)獲得碩士學(xué)位，2015年當(dāng)選中國河一號”以及“天河二號”等國內(nèi)外多代超級計算機系統(tǒng)的考驗后，楊超團隊最終在國產(chǎn)“神威·太湖之光”這一配備了國產(chǎn)眾核處理器的世國際上首次研制出一套具有千萬核擴展能力、適應(yīng)于“神威·太湖之光”等眾核體系結(jié)構(gòu)特市場篇作為世界高性能計算領(lǐng)域規(guī)模最大的權(quán)威會議之一，國際高性能計算大會每半年公布12345678996123456789美國兩臺機器此次分別占據(jù)第一和第二的位置，中國的頂級超級計算機系統(tǒng)占據(jù)第三和第盡管中國在擁有超級計算機的數(shù)量上占優(yōu)勢，但目前全球速度最快的超級計算機為美百億億級）的超級計算機，中國、歐盟、日本在超級計算機領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)力，或許也會對會上，國家超算天津中心對外展示了我國新一代百億億次超級計算機（又稱“E級超算”）趨勢篇續(xù)出現(xiàn)；2004年以來，超級計算機整體熱度大幅提升，其中能源效率（energ根據(jù)專家提供的資料和相關(guān)新聞報道，未來超級計算的發(fā)展趨勢包括但不止于以下幾11/stati量子計算機和生物計算機既是超級計算機的競爭對手，也是重要的融