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1、超级计算机本讲稿第一页，共十七页想必同学们都用过电脑，都知道电脑给想必同学们都用过电脑，都知道电脑给我们的生活带来了许多便利，然而随着我们的生活带来了许多便利，然而随着科技的不断发展，现在的电脑的运行速科技的不断发展，现在的电脑的运行速度已经已经满足不了人们的需求，所以度已经已经满足不了人们的需求，所以人们需要研究出更加高效率，高精度的人们需要研究出更加高效率，高精度的计算机。计算机。本讲稿第二页，共十七页普通家用计算机基本简单结构普通家用计算机基本简单结构1.CPU （中央处理器）是计算机的运算控制中心，也叫做核一台家用电脑至少要一个，目前已经有四核处理器）2.储存器 内部存储器（简称内存）
2、计算机关机后储存的资料会消失（现在的电脑内存基本上有1G）外部存储器（简称外存）长久的保存计算机中的资料（现在的电脑外存至少160G以上）3.输入输出设备：输入包括键盘、鼠标器、扫描仪、手写笔等 输出包括有显示器、打印机、绘图仪、音箱、显示器 要想了解超级计算机首先我们应该清楚普通电脑的要想了解超级计算机首先我们应该清楚普通电脑的基本结构基本结构本讲稿第三页，共十七页超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通器（机）组成的、能计算普通PC机（客户端）机（客户端）和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为和服务器不能完成的大型复
3、杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象和解释以前无法实验的自然现象本讲稿第四页，共十七页让我们来看一个例子：这是我国自主研发让我们来看一个例子：这是我国自主研发的天河一号超级计算机的天河一号超级计算机6144个通用处理器个通用处理器5120个加速处理器
4、个加速处理器由由国防科技大学国防科技大学成功研制出峰值性能为成功研制出峰值性能为每秒万亿次每秒万亿次的的“天天河一号河一号”超级计算机。在今天中国高性能计算机超级计算机。在今天中国高性能计算机TOP100组织公布的组织公布的2010年度前年度前100强排名中，强排名中，天河一号高居榜首天河一号高居榜首。实现了我国自主研制超。实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越，级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越，使我国成为继美国之后使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。运算速度：运算速度：1206万亿次
5、万亿次/秒秒比第二名的美国国家实验室的计算比第二名的美国国家实验室的计算机机快快30%本讲稿第五页，共十七页“天河一号天河一号”系统配置系统配置“天河一号”具体配置如下：6144个通用处理器；5120个加速处理器 内存总容量98TB；点点通信带宽40Gbps；共享磁盘总容量为1PB。本讲稿第六页，共十七页“天河一号天河一号”系统构成（系统构成（1）硬件系统计算阵列、加速阵列、服务阵列，以及互连通信子系统、I/O存储子系统和监控诊断子系统等本讲稿第七页，共十七页“天河一号天河一号”系统构成（系统构成（2）计算阵列2560个计算结点；每个计算结点集成2个Intel CPU，配32GB内存。加速阵列
6、2560个加速结点；每个加速结点含2个AMD GPU、2GB显存。服务阵列512个服务结点；每个服务结点含2个Intel EP CPU、32GB内存。图本讲稿第八页，共十七页“天河一号天河一号”系统构成（系统构成（3）互连通信子系统采用两级Infiniband QDR互；单个通信链路的通信带宽为40Gbps、延迟1.2s。I/O存储子系统采用全局分布共享并行I/O系统结构；磁盘总容量1PB。监控采用分布式集中管理结构，实现全系统的实时安全监测、系统控制和调试诊断等功能 本讲稿第九页，共十七页“天河一号”系统构成（4）软件系统操作系统、编译系统、资源管理系统和并行程序开发环境等四部分组成。资源与
7、作业管理系统监控管理资源调度作业管理编译系统编译优化支持OpenMPMPIC/C+Fortran7790/95异构编程框架并行程序开发环境科学计算库并行调试器性能分析工具操作系统并行文件系统安全隔离能耗管理系统内核本讲稿第十页，共十七页“天河一号天河一号”系统构成（系统构成（5）操作系统操作系统采用64位Linux；面向高性能并行计算、支持能耗管理、虚拟化和安全隔离等进行了针对性设计。编译系统支持C、C+、Fortran77/90/95、Java语言；支持OpenMP、MPI并行编程；提供异构协同编程框架，高效发挥CPU和GPU的协同计算能力。本讲稿第十一页，共十七页“天河一号天河一号”系统构
8、成（系统构成（5）资源管理提供全系统资源统一视图，实现多策略资源分配与作业调度，有效提高资源利用率和系统吞吐率 并行程序开发环境并行程序开发环境提供一体化图形用户界面，支持应用程序的调试和性能分析。本讲稿第十二页，共十七页“天河一号天河一号”技术特点技术特点峰值性能1.206PFlops，LINPACK测试性能563.1TFlops575MHz，超过2009年6月TOP500第四位；系统能效为431.7MFlops/W，超过2009年6月Green500第五位。操作系统符合B2级安全标准，提供基于隔离的用户安全工作环境 提供统一的全系统资源管理视图、友好的系统管理使用界面、一体化的并行应用集成
9、开发环境和虚拟化的网络计算环境 本讲稿第十三页，共十七页“天河一号天河一号”的应用领域的应用领域可广泛应用于：可广泛应用于：石油勘探数据处理；石油勘探数据处理；生物医药研究；生物医药研究；航空航天装备研制；航空航天装备研制；资源勘测和卫星遥感数据资源勘测和卫星遥感数据处理；处理；金融工程数据分析；金融工程数据分析；气象预报和气候预测；气象预报和气候预测；海洋环境数值模拟；海洋环境数值模拟；短临地震预报；短临地震预报；新材料开发和设计；新材料开发和设计；土木工程设计；土木工程设计；基础科学理论计算等。基础科学理论计算等。本讲稿第十四页，共十七页本讲稿第十五页，共十七页【赛迪网讯】6月1日消息,据
10、国外媒体报道,超级计算机排名机构Top500.org日前评出了最新一期的全球超级500强,中国新近推出的超级计算机“星云”(Nebulae)高居亚军宝座。该排行榜每年更新两次,在日前于德国汉堡召开的2010年国际超级计算大会上,Top500.org公布了最新一期排名,美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”(Jaguar)排名首位,而中国深圳国家超级计算机中心的“星云”排名第二。“星云”由曙光公司的TC3600刀片系统集群组成,内部采用英特尔至强X5650 2.66GHz六核处理器、NVIDIA Tesla C2050图形处理器,总计120640个计算核心,运行Linux操作系统,计算速度为每秒钟1.27千万亿次(PFlops)浮点运算。而排名第一的“美洲虎”的计算速度为每秒钟1.76千万亿次(PFlops)浮点运算,中国另外一款超级计算机“天河一号”排名第七。此外,“走鹃”排名第三,Kraken XT5第四、德国JUGENE第五、Pleiades第六、蓝基因/L第八、Intrepid第九,Red Sky第十。本讲稿第十六页，共十七页本讲稿第十七页，共十七页