请问什么是巨型计算机?
解析:
超级计算机(Superputer)是一种领先世界的电子计算机。它的体系设计和运作机制都与人们日常使用的个人电脑有很大区别。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒万亿次以上。因此无论在运算力及速度都是全球顶尖。超级计算第一次被使用是在“纽约世界”于1920年关于万国商业机器为哥伦比亚大学建造制表机的报导。
1960年代,超级电脑由希穆尔·克雷在控制数据公司里设计出来并带领市场直到1970年代克雷创立自己的公司克雷研究。凭着他的新设计,他控制了整个超级电脑市场,站在这个颠峰位置长达五年(1985-1990)。在1980年代,大量小型对手加入竞争,正值小型电脑市场萌芽阶段。在1990年代中叶,很多对手受不了市场的冲击而消声匿迹。今天,超级电脑成了一种由像国际商用机器公司及惠普等传统公司所特意设计的电脑。虽然这些公司透过不断并购增强自己经验,但克雷研究依然专业于超级电脑设计。
克雷-2-全球最快电脑(1985–1989)其实超级电脑一词定义不清,随时间演进,昨是而今非。控制数据公司的早期机器都是非常快的标量处理器,是其他公司的最快电脑十倍速度。1970年代,大部分超级电脑都是向量处理器,很多是新晋者自行开发的廉价处理器来攻占市场。1980年代中叶,适量的向量处理器并行地操作成为标准。一般由8个到16个不等。1980年代初期,注意力由向量处理器转向大规模并行运算系统,由成千上万的普通处理器所组成。今天,并行设计建棋于精简指令集(RISC)处理器,譬如 PowerPC或PA-RISC及互联的电脑丛集。
软件
分布式运算所用的软件包括一些标准的应用编程接口(如信息传递接口及并行虚拟机器)及开放源码软件。例如openMosix可以把很多普通的电脑联合成虚拟超级计算器。零设定技术方便了即兴建立电脑丛集,而为超级电脑制作容易的编程语言仍然是运算科学的研究课题。
[编辑] 用途
超级电脑常用于计算密集的工作,譬如天气预测、气候研究、运算化学、分子模型、物理模拟、密码分析等等。
[编辑] 设计
超级电脑的创新设计在于把复杂的工作细分为可以同时处理的工作并分配于不同的处理器。他们在专门的运算表现突出,在处理一般工作时却差强人意。他们的记忆结构是经过小心设计来确保数据及指令及时送达。这微小的差别可以导致运算能力的巨大差别。输入/输出系统也有特殊设计来提供高带宽,但是延缓时间却不很重要,因为超级电脑不是用来处理交易。
根据Amdahl's law,超级电脑的设计都集中在减少软件上的序列化、用硬件在瓶颈上加速。
[编辑] 挑战与科技
超级电脑常产生高热,需要冷却。冷却是很大的HVAC问题。
资讯传送不能比光快。几米的距离导致几十纳秒的延误,而克雷著名的环型设计保持了最短距离。
超级电脑在短时间耗用及生产大量数据,需要投入很多资源确保资讯妥善传送及存取。
因超级电脑而开发的科技:
向量处理器
水冷技术
非均匀访存模型(NUMA)
资料分割 (RAID)
并行存取档案系统
[编辑] 处理技术
向量处理因超级电脑而建立并用于高性能运算。向量处理技术后来被用于普通电脑内的信号处理架构及单指令流多数据流(SIMD)。例如:电视游乐器、图像卡等。
[编辑] 操作系统
超级电脑操作系统虽然是UNIX的变种,但比较小型电脑的复杂一点。一般都倾向减少开发它的用户接口因为可以减少浪费资源在不必要的工作上。同样的道理应用到价值几百万的电脑身上。这个惯例延续到超级电脑,例如SGI都会使用NVIDIA。NVIDIA制造廉价、多功能、高性能的产品。
1980年代初期,超级电脑通常会为了追求性能而牺牲指令集的兼容性及运载速度。它们会使用不同类型的操作系统。雷克-1曾使用6个专属操作系统及并行向量版本的FORTRAN编译器。
[编辑] 编程
超级电脑的并行架构需要特别编程技术来提高速度。Fortran的专门编译器可以产生的源码,运行比C或C++的更快,所以Fortran仍然被选用作科学编程。为了开发超级电脑的并行性都使用紧接分享记忆的并行虚拟器及信息传递接口。
[编辑] 通用超级电脑的类型
大致上可以分为三种:
向量处理机器能为大量数据同时进行同样的运算。
丛集式处理器特别建立连接处理器及内存的通信网络,非均匀访存模型就是最常见的。最快的超级电脑就是使用这个科技。
商品电脑丛集使用高带宽低延误的网络来连接大量普通商品电脑。
根据摩尔定律及经济规模,一个现代的桌面电脑比15年前的超级电脑有更高性能,皆因某些超级电脑的设计已经放在桌面电脑内。再者,简单芯片的开发及生产成本比特意设计给超级电脑的更便宜。
超级电脑所处理的问题都适合并行化,当中减少处理单元之间的资料传送量。因此,传统的超级电脑可以被电脑丛集所代替。
[编辑] 专用超级电脑
专用超级电脑都是针对单一问题而开发的电脑。这些电脑都使用专门编程的FPGA芯片及超大型密集芯片,纵然牺牲普遍性也要提高成本效能比率。它们被用于天文物理学及密码破解之上。
例子:
深蓝, (下棋)
可再重设电算
GRAPE, 天文物理
Deep Crack, DES解码器
[编辑] 现今最快超级电脑
[编辑] 量度速度
超级电脑速度以每秒的浮点运算"FLOPS" 来作量度单位。
[编辑] 现在的超级电脑
2005年3月25日,IBM的Blue Gene/L原型变成了最快的超级电脑。它是单一机器安装了32768处理器,运算能力高达280.6 TFLOPS (1012 FLOPS)。Blue Gene/L原型是PowerPC架构的修改版本,正式运作版本被推出到很多地点,包括罗兰士利物摩亚国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)。2005年10月28日,虽然运算能力高,但比预期的360TFLOPS低,将来的版本会提高到0.5PFLOPS。以前,一台 Blue Gene/L安装了131072处理器,运算力高达101.5TFLOPS。[1] 2005年11月,IBM Blue Gene/L 成了首500强超级电脑排名榜的第一名。[2]
现在Google server farm可算是世界上最高性能的超级电脑。
[编辑] 过往的超级电脑
在Blue Gene/L之前,最快的超级电脑是日本电气株式会社在横滨地球科学学院的地球模拟器。它是由640个特别设计的8阶向量处理器根据NEC SX-6架构所组成的丛集。它使用UNIX的修改版本。
面世的一刻,地球模拟器的速度是比以前最快的超级电脑(美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室的ASCI White)还要快4倍。它的冠军位置维持了2.5年。
首500强超级电脑排名榜可见于 top500/ 。
[编辑] 类超级运算
某些分布式运算把丛集超级运算推至极限。例如SETI@home计划现在平均有72.53TFLOPS运算能力。[3].
2005年5月16日,Folding@home声称拥有195TFLOPS运算能力。[4]
GIMPS运算能力也高达18TFLOPS。
Google的搜寻引擎系统总处理能力界乎于126及316TFLOPS之间。Tristan Louis估计这个系统等于32000至79000台双2 GHzXeon电脑。[5] 由于散热问题,Google的搜寻引擎系统应该属于网格运算。
[编辑] 超级电脑时间线
由古至今:
时期 超级电脑 极速 地点
1906 Babbage Analytical Engine, Mill 0.3 OPS 英国 艾萨斯 霍特福格兰 RW门罗
1938年 Zuse Z1 0.9 FLOPS 德国柏林Konrad Zuse的父母居所
1939年 Zuse Z2 0.9 OPS 德国柏林Konrad Zuse的父母居所
1941年 Zuse Z3 1.4 FLOPS 德国柏林德国气体动力学研究所(DVL)
1942年 Atanasoff Berry Computer (ABC) 30 OPS 美国衣阿华州立大学
1942年 TRE Heath Robinson 200 OPS 英国帕雷屈里庄园
1943年 TRE Colossus 5 kOPS 英国帕雷屈里庄园
1946年–
1948 U. of Pennsylvania ENIAC 50 kOPS 美国马里兰州Aberdeen实验基地
1954年 IBM NORC 67 kOPS 美国维珍妮亚州海军试验基地
1956年 MIT TX-0 83 kOPS 美国麻省理工
1958年 IBM SAGE 400 kOPS 美国空军23号基地
1960年 UNIVAC LARC 500 kFLOPS 美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1961年 IBM 7030 "Stretch" 1.2 MFLOPS 美国新墨西哥州洛斯-阿拉莫斯国家实验室
1964年 CDC 6600 3 MFLOPS 美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1969年 CDC 7600 36 MFLOPS 美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1974年 CDC STAR-100 100 MFLOPS 美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1975年 Burroughs ILLIAC IV 150 MFLOPS 美国加州NASA恩斯研究中心
1976年 Cray-1 250 MFLOPS 美国新墨西哥州洛斯-阿拉莫斯国家实验室
1981年 CDC Cyber 205 400 MFLOPS (世界很多地方)
1983年 Cray X-MP/4 941 MFLOPS 美国新墨西哥州洛斯-阿拉莫斯国家实验室,波音公司
1984年 M-13 2.4 GFLOPS 苏联莫斯科计算机科学研究学院
1985年 Cray-2/8 3.9 GFLOPS 美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1989年 ETA10-G/8 10.3 GFLOPS 美国佛罗里达大学
1990年 NEC SX-3/44R 23.2 GFLOPS 日本府中市NEC府中厂
1993年 Thinking Machines CM-5/1024 59.70 GFLOPS 美国新墨西哥州洛斯-阿拉莫斯国家实验室; 美国国家安全局
1993年 Fujitsu Numerical Wind Tunnel 124.50 GFLOPS 日本国家宇航实验室
1993年 Intel XP/S140 143.40 GFLOPS 美国山迪亚国家实验室
1994年 Fujitsu Numerical Wind Tunnel 170.40 GFLOPS 日本国家宇航实验室
1996年 Hitachi SR2201/1024 220.4 GFLOPS 日本东京大学
1996年 Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048 368.2 GFLOPS 日本筑波市筑波大学电算物理中心
1997年 Intel ASCI Red/9152 1.338 TFLOPS 美国山迪亚国家实验室
1999年 Intel ASCI Red/9632 2.3796 TFLOPS 美国山迪亚国家实验室
2000年 IBM ASCI White 7.226 TFLOPS 美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
2002年 NEC 地球模拟器 35.86 TFLOPS 日本地球模拟器中心
2004年 IBM Blue Gene/L (32,768) 70.72 TFLOPS 美国能源部/IBM
2005年 IBM Blue Gene/L (65,536) 136.8 TFLOPS 美国能源部/NNSA/LLNL
2005年 IBM Blue Gene/L (131,072) 280.6 TFLOPS 美国能源部/NNSA/LLNL
中国的超级电脑是曙光4000A。
什么是巨型计算机
1965年,美国开始研制巨型电子计算机,巨型计算机是一种运算速度更高、存储容量更大、功能更完善的计算机,每秒能运算5000万次以上,存储容量超过百万个字节的电子计算机。美国于1965年开始研制这种巨型机。1964年,美国控制数据公司制成大型晶体管机CDC600,1969年又制成每秒1000万次的CDC7600机。1973年,得...
电脑上所说的巨型机是指的什么,是体积还是功能?
电脑上所说的巨型机是指巨型计算机,是指体积、算力。巨型计算机具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。巨型计算机内速度最快、性能最高、体积最大、耗资最多的计算机系统。巨型计算机是一个相对的概念,一个时期内的巨型机...
什么是巨型计算机
巨型计算机是一种超大型电子计算机,它具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点是高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。有的国家定:运算速度达到平均每秒1000万次以上的计算机,存储容量在100位以上的计算机,才能称为巨型计算机。巨型计算机主要用来承担重大的科学研究、国防...
巨型计算机指的是什么
演示机型:神威·太湖之光 系统版本:RaiseOS 2.0.5 巨型计算机指的是超大型计算机,它的运算能力和我们普通用的微型个人计算机相差甚远。巨型计算机的运算速度很高,可达每秒执行几亿条指令,数据存储容量很大,规模大结构复杂,价格昂贵,...
巨型计算机指的是什么
计算机的巨型化:是指计算高速、大存储容量和强功能的超大型计算机。 现在,人们利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片,已经制成了体积并不很大,但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机。我国继1983年研制成功每秒运算一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后,又于1993年研制成功每秒运算十亿次的银河...
巨型计算机是指什么?
巨型计算机是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。就超级计算机和普通计算机的组成而言,构成组件基本相同,但在性能和规模方面却有差异。超级计算机主要特点包含两个方面:极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度,因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。组成...
巨型计算机是什么意思
巨型计算机 supercomputer 一类在一定时期 内速度最快 、结构最复杂的计算机系统。主要用于大型科学与工程计算和大规模数据处理。现代巨型机用于核物理研究、能源开发、核武器设计、航天航空飞行的设计、石油勘探与采油、中长期天气预报、卫星图像处理、情报分析、结构分析、力学工程、电路设计、化学 、医药学、...
巨型计算机的定义是什么?
巨型化计算机是高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机。其运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容量在几百兆字节以上。巨型计算机主要用于天文、气象、地质和核反应、航天飞机、卫星轨道计算机等尖端科学技术领域和军事国防系统的研究开发。巨型计算机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平,推动了计算机系统...
什么是巨型机?
巨型机:高速度、大容量。大型机:速度快、应用于军事技术科研领域。中型机:速度较快,一般应用于大中型企业。小型机:结构简单、造价低、性能价格比突出。微型机:体积小、重量轻、价格低。按规模划分,依据IEEE(美国电气和电子工程师协会)的划分标准,可分为:1)巨型机也称为超级计算机,在所有...
超级计算机是什么?
在超级计算机的早期发展中,巨型计算机是一个重要的代表。巨型计算机是指规模巨大、价格昂贵、功能强大的超级计算机,它具有极高的运算速度和存储容量,可以用于各种复杂的科学计算和数据处理任务。巨型计算机的出现和发展,推动了计算机科学技术的发展和应用。超级计算机的应用领域 1、云计算:超级计算机可以作为...
察贡硫酸: 超级计算机,区别于个人计算机,通常而言,这些计算机有着超强的计算能力,可用于特殊的行业应用.例如中国的天河系列.
绥中县19570848715: 什么叫巨型电脑 - ?
察贡硫酸: 巨型计算机是一种超大型电子计算机.具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统. 巨型计算机实际上是一个巨大的计算机系统,主要用来承担重大的科学研究、...
绥中县19570848715: 计算机发展的“巨型化”是指什么? - ?
察贡硫酸: 计算机的巨型化:是指计算高速、大存储容量和强功能的超大型计算机.现在,人们利用大规模、超大规模集成电路制造的各种逻辑芯片,已经制成了体积并不很大,但运算速度可达一亿甚至几十亿次的巨型计算机.我国继1983年研制成功每秒运算一亿次的银河Ⅰ这型巨型机以后,又于1993年研制成功每秒运算十亿次的银河Ⅱ型通用并行巨型计算机.巨型计算机主要用于大型工程计算、科学计算、数值仿真、大范围天气预报、地质勘探、核反应处理等尖端科学技术研究和军事领域.巨型计算机制造技术,可以反映一个国家的科学技术水平.
绥中县19570848715: 巨型计算机是什么? - ?
察贡硫酸: 我国现阶段超级计算机拥有量为22台(中国内地19台,香港1台,台湾2台),居世界第5位
绥中县19570848715: 巨型计算机有哪些特点? - ?
察贡硫酸: 巨型计算机,在现代电子计算机家族中,以其性能最佳、能力最强、技术最精而名列榜首. 今天,巨型计算机已成为科学家、工程师进行科学研究的重要工具. 可以毫不夸张地说,巨型计算机的水平既表示一个国家的计算机技术的水平,又体...
绥中县19570848715: 计算机发展的方向“巨型化”是什么意思? - ?
察贡硫酸: 体积大、重量重、功能更强、运算速度更高、存储容量更大 、外部设备更多 .1、巨型化是指其高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机.其运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容量在几百兆字节以上. 2、巨型化是指其高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机.其运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容量在几百兆字节以上. 3、计算机发展的方向之一是“巨型化”,但“巨型化”并不是指计算机的重量重、体积大,而是指计算机的功能更强、运算速度更快、存储容量更大.
绥中县19570848715: 巨型计算机主要是干什么的啊? - ?
察贡硫酸: 巨型计算机实际上是一个巨大的计算机系统,主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务.如大范围天气预报,整理卫星照片,原子核物的探索,研究洲际导弹、宇宙飞船等,制定国民经济的发展计划,项目繁多,时间性强,要综合考虑各种各样的因素,依靠巨型计算机能较顺利地完成.
绥中县19570848715: (IEEE)把计算机分为六大类?有什么? - ?
察贡硫酸: (1) 巨型机(Supercomputer).价格昂贵、功能强大、计算速度在每秒千亿次以上的计算机叫做巨型机或超级计算机. (2) 小巨型机(Minisupercomputer).这是一种价格相对便宜的小规模巨型机,也叫桌上型超级计算机. (3) 大型机、中...
绥中县19570848715: 计算机分为大型机,中型机,小型机,是根据计算机的什么划分的 - ?
察贡硫酸: 按照性能指标分类. ① 巨型机: 高速度、大容量 ② 大型机: 速度快、应用于军事技术科研领域 ③ 小型机: 结构简单、造价低、性能价格比突出 ④ 微型机: 体积小、重量轻、价格低 扩展资料 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机:计算机是以大、中型机为主线发展的. 20世纪60年代末出现小型计算机,70年代初出现微型计算机,因其轻巧、价廉、功能较强、可靠性高,而得到广泛应用. 70年代开始出现每秒可运算五千万次以上的巨型计算机,专门用于解决科技、国防、经济发展中的特大课题.巨、大、中、小、微型机作为计算机系统的梯队组成部分,各有其用途,都在迅速发展. 参考资料来源:搜狗百科-计算机系统