[原创]初识高性能计算(HPC)
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">高性能计算往往会成为应用计算机最新技术的先锋者——似乎人们也从来没有放松过对于高性能计算极限性能的追求。千万亿次计算刚刚成为现实，Exascale(百亿亿次计算)就已经被广泛提及。在这个光荣的背后，我们一起来看看高性能计算具体是什么呢？</span></div><div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="4" sizcache="2"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="4" sizcache="2">
<div class="MagnifierDiv" id="MagnifierDiv1" style="WIDTH: 330px"><img style="WIDTH: 267px; HEIGHT: 176px" alt="" src="http://blog.vsharing.com/Uploads/UserDirs/3/948/378977/高性能计算.gif" jquery1289573773078="5"/>
<div class="Magnifier" id="Magnifier1" style="DISPLAY: block; FILTER: alpha(opacity=99.03926402016152); ZOOM: 1" jquery1289573773078="4"><a class="lightbox" href="http://blog.vsharing.com/Uploads/UserDirs/3/948/378977/高性能计算.gif" jquery1289573773078="8"><img class="MagnifierImg" height="100" alt="点击查看原图" src="http://blog.vsharing.com/Uploads/UserDirs/3/948/378977/高性能计算.gif" width="200"/></a></div></div></span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="38" sizcache="0"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="38" sizcache="0">百度百科对高性能是这样定义的：高性能计算(HPC) 指通常使用很多<a class="contentlink" href="http://portal.vsharing.com/module/27658.html" target="_blank">处理器</a>（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计算资源操作）的计算系统和环境。</span></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">节点关系到HPC的作用发挥</span></b></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">大多数基于集群的HPC系统使用高性能网络互连，比如那些来自 InfiniBand 或 Myrinet 的网络互连。因此就造成了HPC系统与客机之间存在着一个关键的节点，它关系到了HPC系统能否起到作用的关键，该控制节点还管理着计算节点的工作分配。</span></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">HPC</span></b><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">系统环境中的任务执行</span></b></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">典型 HPC 环境中的任务执行目前有两个模型：单指令/多数据 (SIMD) 和多指令/多数据 (MIMD)。</span></div>
<p>
<table style="BORDER-RIGHT: medium="medium"none; BORDER-TOP: medium="medium"none; BORDER-LEFT: medium="medium"none; BORDER-BOTTOM: medium="medium"none; BORDER-COLLAPSE: collapse" cellspacing="0" cellpadding="0" border="1">
<tbody>
<tr>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BORDER-TOP: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-LEFT: 5.4pt; BACKGROUND: #999999; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; WIDTH: 68.4pt; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid" width="91">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%" align="center"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">模型类别</span></b></div></td>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BORDER-TOP: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-LEFT: 5.4pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ece9d8; BACKGROUND: #999999; PADDING-BOTTOM: 0cm; WIDTH: 171pt; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid" valign="top" width="228">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%" align="center"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">单指令/多数据 (SIMD)</span></b></div></td>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BORDER-TOP: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-LEFT: 5.4pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ece9d8; BACKGROUND: #999999; PADDING-BOTTOM: 0cm; WIDTH: 186.7pt; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid" valign="top" width="249">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%" align="center"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">多指令/多数据 (MIMD)</span></b></div></td></tr>
<tr>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; PADDING-LEFT: 5.4pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; WIDTH: 68.4pt; BORDER-TOP-COLOR: #ece9d8; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; BACKGROUND-COLOR: transparent" width="91">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%" align="center"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">基本功能</span></div></td>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; PADDING-LEFT: 5.4pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ece9d8; PADDING-BOTTOM: 0cm; WIDTH: 171pt; BORDER-TOP-COLOR: #ece9d8; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; BACKGROUND-COLOR: transparent" valign="top" width="228">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">1.</span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">跨多个处理器的同时执行相同的计算指令和操作；</span></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">2. </span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">于不同数据范围，它允许系统同时使用许多变量计算相同的表达式。</span></div></td>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; PADDING-LEFT: 5.4pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ece9d8; PADDING-BOTTOM: 0cm; WIDTH: 186.7pt; BORDER-TOP-COLOR: #ece9d8; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; BACKGROUND-COLOR: transparent" valign="top" width="249">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">1. </span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">允许HPC 系统在同一时间使用不同的变量执行不同的计算；</span></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">2. </span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">使系统看起来并不只是一个没有任何特点的计算资源，可以同时执行许多计算。</span></div></td></tr>
<tr>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; PADDING-LEFT: 5.4pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; WIDTH: 68.4pt; BORDER-TOP-COLOR: #ece9d8; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; BACKGROUND-COLOR: transparent" width="91">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%" align="center"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">相互联系（原理一样）</span></div></td>
<td style="BORDER-RIGHT: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; PADDING-LEFT: 5.4pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ece9d8; PADDING-BOTTOM: 0cm; WIDTH: 357.7pt; BORDER-TOP-COLOR: #ece9d8; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext="windowtext"1pt="1pt"solid; BACKGROUND-COLOR: transparent" valign="top" width="477" colspan="2">
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">1</span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">．整个HPC 单元的操作和行为像是单个计算资源，它将实际请求的加载展开到各个节点。</span></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">2.HPC </span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">解决方案也是专用的单元，被专门设计和部署为能够充当（并且只充当）大型计算资源。</span></div></td></tr></tbody></table></p>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">传统网格与高性能计算</span></b></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%"> </span><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">两者之间的区别有：</span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="39" sizcache="0"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="39" sizcache="0">区别1：网格计算系统的关键元素是网格中的各个节点，它们不是专门的专用组件。在网格中，各种系统常常基于标准机器或<a class="contentlink" href="http://portal.vsharing.com/module/27659.html" target="_blank">操作系统</a>，而不是基于大多数并行计算解决方案中使用的严格受控制的环境。</span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">区别2：相对于高性能计算，网格可能更灵活，可以使用各种节点执行不同的计算、表达式和操作。</span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">区别3：HPC解决方案设计用于提供特定资源解决方案，比如强大的计算能力以及在内存中保存大量数据以便处理它们的能力。</span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">区别4：网格是一种分布式计算资源，这意味着网格可以根据需要共享任何组件，包括内存、CPU电源，甚至是磁盘空间。</span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">当然了，HPC 和网格环境之间存在一些类似之处，在许多方面，这二者都出现了一些会合和分歧，不同的团体利用了这两个系统的各自优点。许多网格环境已从HPC解决方案的扩展中产生，基于HPC环境中的工作，网格中使用的许多技术得到了优化和采用。另一方面就是在查看跨节点的工作分工和分配时，都可以使用Web服务来帮助支持系统操作。通过使用开放标准并允许支持更广范围的操作系统和环境，Web 服务和网格技术可能在高性能计算解决方案的功效和灵活性方面带来很大的不同。</span></div>
<div style="LINE-HEIGHT: 150%"><b><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%">高性能计算的应用与发展前景</span></b></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="40" sizcache="0"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="40" sizcache="0">大家已逐渐认同这一观点，高性能计算机是价格在10万元以上的<a class="contentlink" href="http://server.vsharing.com/" target="_blank">服务器</a>。之所以称为高性能计算机，主要是它跟微机与低档PC服务器相比而言具有性能、功能方面的优势。这一特征决定了高性能计算目前还仍然是一些企业的奢侈品。<span> </span></span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="41" sizcache="0"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="41" sizcache="0">但是随着中国掌握了研制高端计算机的一些关键技术，参与高端计算机研制的单位已经从科研院所发展到企业界，有力地推动了高端计算的发展。中国信息化建设的发展，高性能计算的应用需求在深度和广度上都面临蓬勃发展。更多的典型应用在气象工作、电子政务、分子材料研究、<a class="contentlink" href="http://portal.vsharing.com/industry/1636.html" target="_blank">金融</a>服务、<a class="contentlink" href="http://portal.vsharing.com/industry/1610.html" target="_blank">教育</a>信息化和<a class="contentlink" href="http://portal.vsharing.com/k/SMB/2009-4/623523.html" target="_blank">企业信息化</a>等领域中得以展现。</span></div>
<div style="TEXT-INDENT: 24pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="5" sizcache="2"><span style="FONT-SIZE: 12pt; LINE-HEIGHT: 150%" sizset="5" sizcache="2">
<div class="MagnifierDiv" id="MagnifierDiv2" style="WIDTH: 278px"><img height="94" alt="" src="http://blog.vsharing.com/Uploads/UserDirs/3/948/378977/97658768.jpg" width="278" jquery1289573773078="7"/>
<div class="Magnifier" id="Magnifier2" style="DISPLAY: block; FILTER: alpha(opacity=99.03926402016152); ZOOM: 1" jquery1289573773078="6"><a class="lightbox" href="http://blog.vsharing.com/Uploads/UserDirs/3/948/378977/97658768.jpg" jquery1289573773078="9"><img class="MagnifierImg" height="100" alt="点击查看原图" src="http://blog.vsharing.com/Uploads/UserDirs/3/948/378977/97658768.jpg" width="200"/></a></div></div></span></div> 大开眼界，多谢分享。
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