高性能计算机介绍

第一部分  高性能计算机简介

高性能计算机多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

受科学研究和工程计算需求的牵引，二十世纪八十年代，高性能计算机进入了迅猛发展时期。

高性能计算机的峰值速度每10年就提高三个数量级，科学计算已成为继理论研究和科学实验外又一科学研究方法，成为现代社会发展必不可少的工具，成为世界各国科技竞争中一个重要方向。

经过我国科技工作者几十年不懈地努力, 我国的高性能计算机研制水平显著提高，“神威”、“银河”、“曙光”、“联想深腾”等一批高性能计算机的出现，使我国成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。

高性能计算机之所以能够提高计算速度，主要是采用了“并行技术”，使用多个计算机协同工作，也就是所谓“人多力量大”，一台计算机不够，就用十台、百台，甚至成千上万台计算机“并行工作”。

但是，这并不是简单的堆积，需要在各计算机之间建立一套高速网络，设计一套并行管理软件和用户并行环境，还要解决数据传输瓶颈、系统稳定性等并行计算中的诸多复杂问题。

第二部分  高性能计算机应用

高性能计算机在气象气候、石油勘探、药物研究、生物工程等领域能解决一般计算机无法解算的问题。

在“神威I”高性能计算机上运行的集合数值天气预报系统，能准确预报全球不同地理位置未来十天的天气变化情况。在神威系列高性能计算机上投入业务运行的中尺度数值天气预报系统能大大提高中短期天气预报的准确度。

计划建设的中国气候系统模式，可重现过去百年气候演变事实并定量评估未来百年人类活动引起的气候变化。

石油工业中地震资料处理和油藏动态模拟十分需要高性能计算机。在神威系列高性能计算机上纳入常规运行的三维叠前偏移软件能准确分析地震勘探数据，提高钻探成功率、降低勘探风险。

油藏数值模拟则是一种大规模动态仿真技术，能准确仿真以往数十年油藏变化情况并预测未来数十年油藏演变趋势。

新药研究是国际公认的周期长、耗资大的工程项目。在神威系列高性能计算机上运行的计算机辅助药物设计软件能全面模拟预选药物反应过程，为抗“非典”、抗“爱滋病”等创新药物研制提供宝贵依据，缩短药物研制周期。

这些应用，涉及的计算公式复杂，计算量大，时效性强，人工根本无法完成，用一般计算机也需要数月甚至几年、几十年的时间，必须采用高性能计算机。高性能计算机还能广泛应用于信息处理、自动化控制、计算机辅助设计与制造、人工智能等领域。

第三部分  国家并行计算机工程技术研究中心简介

“国家并行计算机工程技术研究中心”主要从事高性能计算机研发工作，在高速数据采集与处理、信息安全技术、超精细印制电路板设计生产等诸多方面具有雄厚的技术开发和工艺制造实力，拥有以科学院院士、工程院院士、国内知名专家为代表的技术精湛的人才队伍，多次荣获国家科技进步特等奖。中心主任由我国著名的计算机专家、中国工程院院士、2002年国家最高科学技术奖获得者金怡濂担任。

国家并行中心不仅能够为用户提供技术先进、性能稳定的神威系列高性能计算机，中心还有一支实力很强的应用开发队伍，可为用户提供应用软件的并行移植、并行算法性能优化及并行程序开发的技术培训等全方位技术服务。

第四部分  “神威Ⅰ”计算机系统简介

由国家并行中心研制的“神威Ⅰ”计算机系统是国家计委下达的国家重点科研任务。1999年9月，首台神威I计算机通过了国家级验收，并在国家气象中心投入运行。2000年，第二台神威I计算机落户上海超级计算中心。

“神威Ⅰ”计算机系统采用了可缩放平面格栅网体系结构等多种先进的并行计算机技术，在设计中坚持了通用、实效、可靠、友善、经济的设计思想。系统有384个运算处理单元，峰值运算速度达每秒3840亿次，主要由主机系统、前端系统、磁盘阵列系统和软件系统组成。

“神威I”计算机系统使用自行研制的并行UNIX操作系统，配有多种并行语言和并行支撑环境，其中包括高性能Fortran、Open MP、并行C、PVM、MPI和PJAVA等。“神威I”计算机系统用户界面友善，提供了完善的系统性能检测、并行调试工具和并行程序自动生成工具。

第五部分  “神威”系列集群计算机系统简介

二十世纪末，集群技术成为高性能计算技术研究的热点，国家并行中心与国际最新技术同步发展，完成了峰值运算速度每秒千亿次到万亿次量级的多种系列神威集群计算机系统研制，并通过了部级鉴定，在石油勘探、生命科学、药物研究、气象气候等诸多领域应用，发挥了很好的作用。

神威集群计算机系统以需求为牵引，以应用解决方案为目标，采用商品化部件技术，通过高效率的软硬件集成和面向应用领域的深层次开发，提供高可用的计算与信息处理平台，支持大规模科学工程计算、网络信息服务、事务处理等，具有性价比高、兼容性强、可靠性高、可用性好、可维护性好、应用领域宽等特点。

神威集群计算机系统有三种系列，P系列集群计算机系统的计算结点采用32位的Pentium Xeon处理器；I系列采用64位的Itanium处理器；A系列采用64位的Alpha处理器。集群系统的硬件由计算结点、服务结点、I/O节点、计算网络、存储网络、管理网络、监控系统组成。集群软件包括基本操作系统、集群管理系统、集群文件系统、用户管理和作业调度系统、集群监测系统、个性化操作平台、多种并行环境工具，并提供支持网格应用的系统环境。

第六部分  结束语

我们希望与国内外计算机同行进行广泛的技术交流，增进了解，共谋发展，同时也希望得到高性能计算机应用单位的支持，通过研制和应用单位通力合作，不断开发出性能卓越、经济适用的高性能计算机应用平台。

可以预见，随着现代科技的迅猛发展，我国综合国力的不断提高，高性能计算机的应用将更加广泛，在国家社会生活中也将起到越来越重要的作用。国家并行计算机工程技术研究中心将继续为推进我国高性能计算机事业的发展不懈努力。