AMiner：2018超级计算机研究报告(33页).pdf

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1、Supercomputer Research Report AMiner 超级计算机研究报告 概述篇 技术篇 人才篇 市场篇 目录 趋势篇 概述篇 超级计算机相关概念超级计算机发展脉络典型超级计算机简介 （1）什么是超级计算机？ （2）超级计算机评价体系有哪些？ （3）超级计算机有何研究价值？ （1）国防驱动阶段 （2）公司主导阶段 （4）多向发展阶段 （1）Summit （3）蓬勃发展阶段 （2）神威太湖之光 （3）Sierra 1.1超级计算机相关概念 超级计算机当前以每秒钟浮点运算速度（flops） 为主要衡量单位。 目前，超级计算机领域顶尖研究机构正在针对E级 （Eflops=1018

2、flops）系统的研发进行激烈竞争。 现状 TOP500是业界公认的超级计算机性能排行榜。 Green500是针对超级计算机能效的排行榜。 戈登贝尔奖被认为是超级计算应用领域的诺贝尔奖。 超级计算机评价体系有哪些？ 超级计算机在天气预测、污染检测与防控、石 油气勘探与地震预测、工程仿真、动画效果渲 染等领域已经创造了不可估量的价值。 超级计算机有何研究价值？ 超级计算机又称高性能计算机、巨型计算机 等，在计算速度、存储容量等方面有着普通 计算机所不具备的超高性能。. 什么是超级计算机？ 定义 概述篇 1.2超级计算机发展脉络 国防驱动阶段 1950smid-1960s 公司主导阶段 mid-1

3、960s1970s 蓬勃发展阶段 1980s1990s 多向发展阶段 21世纪以来 概述篇 军事目标下的 国家资助模式 成本降低、 向量处理起步 日本崛起、 并行计算流行 中国赶超、 异构集群系统夺魁 1.3典型超级计算机简介 Summit，代号“OLCF-4”，擅长人工智能、机 器学习和深度学习方面的运算。 Summit 神威 太湖之光是中国大陆首个不使用英特尔等美 国公司的核心产品而登上TOP500第一名宝座的超 级计算机。 神威 太湖之光 Sierra，代号ATS-2，是IBM为美国能源部下属的 劳伦斯利福摩尔国家实验室建造的超级计算机。 Sierra 最新 的超级计算https机 TO

4、P500前三进行简单 介绍 概述篇 技术篇 基础层：以异构并行为基础 的超级计算机组成 中间层：六类设备+三大网 络 应用层：解决方案 （2）生物医药与智能医疗 （2）架构分类 （1）六类设备 （3）最新发展 （2）三类网络 （3）基本原理 （1）石油气勘探 （1）基本原理 （3）工程仿真与航天器研发 （4）天气预报与雾霾预警 （5）海洋环境工程 （6）建筑信息模型 （7）基础科学研究 超级计算机技术分层 超级计算机技术有三个层次：基础层、中间层和应用层。其中，基础层主要应用层涉及超级计算机使用场景，而中间层则包含 了数据存储、计算、管理等多重技术支持，正是有了中间层的链接，超级计算机原理才能

5、落实到应用问题解决之中。 技术篇 2.1基础层：以异构并行为基础的超级计算机组成 基本原理 超级计算的基本原理是并行计算。 超级计算的性能优化之一是提高并行可 扩展性。目前来看，硬件层面并行化的 实现手段为：多重执行单元等。 架构分类 当今的超级计算机系统大多以MIMD方 式工作。 按照并行计算方式存储器是共享还是分 布，可以将超级计算机系统的架构作如 下划分： 最新发展 自1996年以来，由于挑战性应用问题的 急切需求，加快了计算机系统结构的演 变和发展进程。. 进入21世纪之后，采用专用处理器或者 附属加速处理器的方式加以实现。 技术篇 2.2 中间层：六类设备+三大网络 当前HPC的主要

6、架构包括Cluster集群和 MPP（大规模并行处理）两种，典型的 HPC集群系统主要由五类计算（或网络） 设备和三类网络组成。 六类设备 登录节点，用户通常登录到这个节点 上编译并提交作业. 01. 管理节点，负责监控各个节点和网络 运行状况。 02. 交换设备，集群节点之间需要通过网 络连接在一起 05. 计算节点，用于执行计算，一般可以 分为瘦节点和胖节点 03 异构节点，目前的异构节点通常同时 使用CPU及加速器设备 04. I/O设备和存储设备，每台执行任务的 计算节点须访问同样的数据 06. 技术篇 2.2 中间层：六类设备+三大网络 存储网络，需要向高性能计算 机的节点提供数据访