1、 超级计算机 研究报告 AMiner 研究报告第十期 知识智能联合研究中心（K&I）清华大学计算机系中国工程科技知识中心 Contents 目录 1 概述篇 2 技术篇 3 人才篇 4 市场篇 5 应用篇 2.1 基础层：以异构并行为基础的超级计算机组成.11 2.2 中间层：六类设备+三大网络.14 2.3 应用层：解决方案.15 2.3.1 石油气勘探.16 2.3.2 生物医药与智能医疗.16 2.3.3 工程仿真与航天器研发.18 2.3.4 天气预报与雾霾预警.19 2.3.5 海洋环境工程.21 2.3.6 建筑信息模型.22 1.1 超级计算机相关概念.2 1.2 超级计算机发展

2、脉络.4 1.3 典型超级计算机简介.7 3.1 学者概况.25 3.2 国外学者.27 3.3 国内学者.31 4.1 超级计算机的市场.37 5.1 超级计算机的应用.40 图 1 超级计算机发展历史.4 图 2 CDC6600 超级计算机与系统控制台.5 图 3 Cray-1 超级计算机及其内部结构.5 图 4 超级计算机技术分层.11 图 5 超级计算机系统的架构分类.12 图 6 浪潮集团建构的超级计算机生态结构图.15 图 7 超级计算机应用示意图.15 图 8 全基因组测序成果.17 图 9 某型航空发动机内部三维流动工程仿真效果图.18 图 10 大规模并行模拟“天宫一号”两舱

3、绕流状态.19 图 11 2015 年 4 月 2 日 08 时3 日 08 时暴雨过程模式预报图.20 图 12 2015 年 4 月 2 日 08 时-4 月 3 日 08 时暴雨过程实况图.20 图 13 大气模拟中不同 kernel 的数据划分和任务调度.21 图 14 利用“神威太湖之光“模拟的全球（a）与区域（b）重要海浪高度分布.21 图 15 远程可视化建模.22 图 16 超级计算机全球学者分布图.25 图 17 超级计算机全球学者迁徙图.25 图 19 全球超级计算机领域 TOP 学者 h-index 分布图.26 图 20 全球超级计算机领域 TOP 学者性别比例.26

4、图 21 超级计算机学者中国分布图.27 图 22 台湾超级计算机发展历程.37 图 23 超级计算机相关研究近期热点关键词及其走势.41 图表目录 表 1 历年 TOP500 超级计算机排名第一.6 表 2 各洲排名进入 TOP500 的计算机数量情况（2018 年 11 月）.7 表 3 各国排名进入 TOP500 的计算机数量情况（2018 年 11 月）.37 表 4 2018 年 11 月超级计算机 TOP500 前十.38 摘要摘要 随着计算技术的发展，科学计算对超级计算机的计算能力提出了越来越高的需求，超级计算机为解决国家经济建设、科学进步、国家安全等一系列重大挑战性问题提供了不

5、可替代的重要作用。本研究报告对超级计算机这一课题进行了简单梳理，包括以下内容：超级计算机概述超级计算机概述。报告首先从多个角度对超级计算机进行定义；其次介绍了超级计算机的评价体系，包含 TOP500、Green500 与“戈登贝尔”奖；接着对超级计算机的研究价值进行介绍，无论是在理论研究层面，还是实际应用层面，超级计算机都做出了突出贡献，并且发挥着越来越重要的作用；最后，我们对超级计算机的发展历程进行梳理，按照时间先后，结合国家与超算技术架构的发展情况，分为了四个阶段，目前超级计算机处于多向发展阶段，中国在超算领域的地位迅速提升。超级计算机技术原理超级计算机技术原理。将超级计算机技术分为基础层

6、、中间层和应用层三个层次来进行介绍。基础层介绍了以异构并行为基础的超级计算机组成，按照并行计算方式是单指令多数据流（SIMD）还是多指令多数据流（MIMD），存储器是共享还是分布，对现阶段超算架构进行了详细的分类；中间层介绍了六大设备与三大网络，包括登录节点、管理节点、计算节点、异构节点、交换设备与 I/O 设备、存储设备、管理网络、计算网络和存储网络；应用层结合了相应的实例，介绍了目前超算的主要应用，包括石油气勘探、生物医药与智能医疗、工程仿真与航天器研发、天气预报与雾霾预警、海洋环境工程、建筑信息模型与基础科学研究。超级计算机领域人才超级计算机领域人才介绍。介绍。基于 AMiner 大数据