Apakah nama komputer berprestasi tinggi?

Komputer berprestasi tinggi, juga dikenali sebagai "superkomputer" dan "superkomputer", digunakan terutamanya untuk menyelesaikan masalah mencabar yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer lain Ia biasanya merujuk kepada kelajuan pengkomputeran yang sangat pantas, kapasiti storan yang besar, Sejenis komputer dengan jalur lebar komunikasi yang sangat tinggi. Ciri-ciri utama komputer berprestasi tinggi termasuk dua aspek: kapasiti penyimpanan data yang besar dan kelajuan pemprosesan data yang sangat pantas, jadi ia boleh melaksanakan tugas dalam pelbagai bidang yang tidak boleh dilakukan oleh manusia atau komputer biasa.

Persekitaran pengendalian tutorial ini: sistem Windows 7, komputer Dell G3.

Komputer berprestasi tinggi, juga dikenali sebagai superkomputer dan superkomputer, ialah ketinggian penguasaan teknologi tinggi yang diiktiraf di dunia dan salah satu bidang saintifik yang paling penting dalam abad ke-21.

Komputer berprestasi tinggi (HPC, juga dikenali sebagai superkomputer) digunakan terutamanya untuk menyelesaikan masalah mencabar yang tidak dapat diselesaikan oleh komputer lain Ia biasanya merujuk kepada komputer dengan kelajuan pengkomputeran yang sangat pantas, kapasiti storan yang besar dan sangat jalur lebar komunikasi yang tinggi.

Ciri utama termasuk dua aspek: kapasiti penyimpanan data yang besar dan kelajuan pemprosesan data yang sangat pantas, jadi ia boleh melaksanakan kerja dalam pelbagai bidang yang tidak dapat dilakukan oleh orang atau komputer biasa.

Pengkomputeran berprestasi tinggi dianggap sebagai "mahkota" sains komputer dan kejuruteraan, dan negara telah kerap melancarkan rancangan penyelidikan dan pembangunan di peringkat kebangsaan sejak beberapa tahun kebelakangan ini.

1. Pengkomputeran berprestasi tinggi ialah hala tuju teknologi yang penting

Komputer berprestasi tinggi (HPC, Komputer Berprestasi Tinggi, juga dikenali sebagai superkomputer) ialah senjata penting bagi negara. Daripada simulasi letupan nuklear, simulasi takungan minyak, kepada ramalan cuaca yang melampau, pengkomputeran berprestasi tinggi melindungi keselamatan dan ketenangan negara. Oleh itu, pengkomputeran berprestasi tinggi juga menjadi salah satu penanda aras untuk mengukur kekuatan komprehensif antara negara dan dianggap sebagai simbol kekuatan negara. Sejak 2020, Rancangan Lima Tahun Ke-14 dan infrastruktur baharu telah memacu pembinaan pusat pengkomputeran berprestasi tinggi di negara saya ke dalam tempoh pertumbuhan pesat Kerajaan tempatan, perusahaan dan institusi di banyak tempat sedang giat membina dan bersiap sedia untuk pembinaan pusat pengkomputeran berprestasi tinggi.

1.1.

Pengkomputeran berprestasi tinggi merujuk kepada menyusun berbilang nod pengkomputeran, menyambungkannya bersama melalui rangkaian dan bekerjasama untuk membentuk komputer yang lebih berkuasa, biasanya dengan keupayaan pengkomputeran yang sangat pantas Sejenis komputer dengan kelajuan tinggi, kapasiti storan yang sangat besar, dan jalur lebar komunikasi yang sangat tinggi. Pengkomputeran berprestasi tinggi membolehkan seluruh kluster komputer bekerja pada tugas yang sama, menyelesaikan masalah yang kompleks dengan lebih cepat. Komputer berprestasi tinggi selalunya melaksanakan satu tugas (atau bilangan tugas yang terhad). Semua sumber komputer dituangkan ke dalam tugas yang sama. Untuk menyelesaikan masalah yang sama, komputer yang berbeza dalam kelompok mesti mempunyai keupayaan komunikasi yang sangat baik.

Rajah 1: Gambarajah skematik interkoneksi nod pengkomputeran berprestasi tinggi

Komputer berprestasi tinggi ialah gabungan komputer dan rangkaian. Dengan mengandaikan bahawa Internet menghubungkan komputer yang berasingan dari luar, maka kluster itu menginternalisasi rangkaian dan menjadikan rangkaian sebagai jambatan komunikasi antara komputer yang berbeza dalam sistem. Orang pertama yang mencipta kluster secara kreatif ialah Seymour Cray, yang dikenali sebagai "Bapa Pengkomputeran Berprestasi Tinggi". Pada tahun 1960-an, pengkomputeran berprestasi tinggi hanya boleh dilakukan pada komputer kerangka utama yang direka khas dan mahal. Kerangka utama ini memerlukan litar kompleks untuk mencapai frekuensi operasi yang tinggi, jadi reka bentuk dan kitaran pengeluarannya sangat panjang.

Seymour Cray mencadangkan bahawa keselarian adalah cara yang berkesan untuk meningkatkan prestasi komputer. Pada tahun 1964, CDC 6600 yang dibangunkan oleh Seymour Cray keluar. Dia menghubungkan beberapa pemproses biasa dan menjadikan pemproses ini berfungsi bersama. Jabatan kerajaan dan penyelidikan saintifik mula membeli komputer berprestasi tinggi baharu itu untuk menggantikan kerangka utama asal. Komputer berprestasi tinggi telah memberikan sumbangan yang tidak dapat dilupakan kepada projek penyelidikan saintifik berskala besar seperti program pendaratan di bulan, yang membawa kepada pembangunan mampan selama bertahun-tahun dan kemakmuran teknologi dan industri pengkomputeran berprestasi tinggi.

Evolusi pengkomputeran berprestasi tinggi dalam tempoh 60 tahun yang lalu boleh dibahagikan secara ringkas kepada dua peringkat: era Cray dan era berbilang komputer.

(1) Zaman Cray. 30 tahun dari 1960-an hingga awal 1990-an dipanggil "Cray Era". 30 tahun pertama pembangunan tertumpu kepada "Dingtian" dan hanya berkhidmat di jabatan strategik negara.

(2) Era berbilang komputer. 30 tahun terakhir dari 1990-an hingga sekarang dipanggil "era berbilang komputer". komponen telah menjadi berskala Inovasi teknikal dalam seni bina sistem telah mendominasi pembangunan pengkomputeran berprestasi tinggi sehingga kini. Dalam 30 tahun akan datang, komputer berprestasi tinggi akan memenuhi keperluan prestasi puncak aplikasi strategik negara Pada masa yang sama, "lokasi" telah menjadi matlamat utama pembangunan yang didorong oleh pasaran dan mempopularkan aplikasi pengkomputeran berprestasi tinggi ciri-ciri penting peringkat kedua.

1.2 Mengapa pengkomputeran prestasi tinggi penting?

Pengkomputeran prestasi tinggi ialah "mahkota" sains komputer dan kejuruteraan. Pengkomputeran prestasi tinggi adalah salah satu sumber teknologi komputer. Teknologi teras pusat data yang industri Internet bergantung kepada, seperti alat pengaturcaraan selari seperti Hadoop dan teknologi komunikasi jauh seperti RDMA, kebanyakannya diperoleh daripada ini. Oleh itu, komputer berprestasi tinggi dianggap sebagai "mahkota" sains komputer dan kejuruteraan. Negara-negara kerap melancarkan rancangan penyelidikan dan pembangunan di peringkat nasional. Selepas China disenaraikan dalam TOP500 global pengkomputeran berprestasi tinggi untuk beberapa kali, Amerika Syarikat telah memasukkan banyak institusi atau syarikat berkaitan pengkomputeran berprestasi tinggi China dalam senarai entiti sejak 2015, termasuk Universiti Teknologi Pertahanan Nasional, Wuxi Institut Penyelidikan Teknologi Pengkomputeran Jiangnan, Sugon, Shenwei, dll. Walau bagaimanapun, masih terdapat jurang yang besar antara kekuatan pengkomputeran berprestasi tinggi keseluruhan negara saya dan Amerika Syarikat.

Oleh itu, pembangunan pengkomputeran berprestasi tinggi yang autonomi dan boleh dikawal adalah penting.

2. Halangan teknikal yang tinggi kepada pengkomputeran prestasi tinggi

Prestasi tinggi Keupayaan teras pengkomputeran ialah keupayaan pengkomputeran titik terapung berketepatan dua kali ganda 64-bit. Pengkomputeran berprestasi tinggi ialah kuasa pengkomputeran tujuan umum, dan matlamat reka bentuknya adalah untuk menyediakan keupayaan pengkomputeran yang lengkap dan kompleks, dengan keupayaan pengkomputeran ketepatan tinggi yang lebih kukuh. Ujian Linpack, yang digunakan secara meluas dalam industri untuk mengukur prestasi pengkomputeran berprestasi tinggi, menguji "keupayaan pengkomputeran titik terapung berketepatan ganda" pengkomputeran berprestasi tinggi, iaitu pengiraan nombor titik terapung 64-bit (FP64), iaitu pengiraan berangka berketepatan tinggi . Antara ketepatan berangka yang diwakili oleh binari, terdapat ketepatan tunggal (32 bit, FP32), separuh ketepatan (16 bit, FP16) dan jenis integer (seperti INT8, INT4), dsb. Bilangan digit yang lebih tinggi bermakna orang boleh mencerminkan perubahan dalam dua nilai dalam julat nilai yang lebih luas, dengan itu mencapai pengiraan yang lebih tepat.

Pengkomputeran berprestasi tinggi mempunyai keperluan prestasi cip asas yang lebih tinggi daripada pusat data biasa dan pusat pengkomputeran pintar. Terdapat banyak jenis pusat pengkomputeran, yang boleh dibahagikan secara kasar kepada pusat data, pusat pengkomputeran berprestasi tinggi, pusat pengkomputeran pintar, dsb., dan semuanya boleh menyediakan perkhidmatan dalam bentuk awan. Mengambil realisasi keperluan kecerdasan buatan sebagai contoh, penaakulan, latihan dan simulasi adalah tiga tugas utama AI.

Dalam dimensi ini, had atas aplikasi cip ditentukan oleh struktur asasnya dan ia tidak boleh diperbaiki walaupun dengan pengoptimuman perisian. Dari peringkat cip, jika cip asas menggunakan cip AI khusus CPU, ia hanya boleh menyelesaikan tugasan penaakulan dan latihan AI, tetapi tidak dapat melengkapkan simulasi. Oleh kerana cip AI tidak dapat melaksanakan operasi titik terapung berketepatan dua, operasi titik terapung berketepatan dua sebahagian besarnya melibatkan penyelesaian persamaan algebra linear, dan banyak masalah dalam alam semula jadi, termasuk isu saintifik, isu sosial, dsb., akhirnya boleh diubah menjadi algebra linear masalah penyelesaian persamaan.

Reka bentuk seni bina dan perisian pengkomputeran berprestasi tinggi adalah sama penting. Cip ialah bahagian penting dalam pengkomputeran berprestasi tinggi, tetapi ia bukanlah keseluruhan teknologi pengkomputeran berprestasi tinggi. Pengkomputeran berprestasi tinggi bukan sekadar menyusun CPU Jika terdapat kekurangan dalam reka bentuk seni bina, Internet berkelajuan tinggi, sistem fail selari, tatasusunan storan, dll., prestasi pengkomputeran berprestasi tinggi tidak boleh dipertingkatkan tidak kira berapa banyak CPU yang disusun. Dengan peningkatan kuasa pengkomputeran dan peningkatan dalam skala dan kerumitan projek aplikasi, komputer berprestasi tinggi mempunyai keperluan prestasi yang semakin tinggi untuk sistem fail selari. Faedah limpahan teknologi pengkomputeran berprestasi tinggi sangat jelas. Memandangkan pelayan boleh mengguna pakai teknologi sambung pengkomputeran berprestasi tinggi dengan lancar, teknologi CPU, teknologi sistem pengendalian dan teknologi reka bentuk perisian selari, pengumpulan pengkomputeran berprestasi tinggi secara semula jadi boleh melimpah ke industri pelayan.

3. Pasaran pengkomputeran berprestasi tinggi sangat makmur

3.1 Dalam senario apakah pengkomputeran berprestasi tinggi digunakan terutamanya?

Pengkomputeran berprestasi tinggi sesuai untuk tugasan yang memerlukan pengkomputeran selari dan senario aplikasi terus berkembang. Senario aplikasi utama pengkomputeran berprestasi tinggi terbahagi kepada dua kategori Satu ialah senario simulasi berangka seperti reka bentuk pesawat, eksperimen simulasi nuklear, simulasi nebula, dan penyahsulitan kod yang lain ialah senario analisis data seperti analisis data besar, statistik. dan kecerdasan buatan.

Memandangkan banyak keadaan dalam pesawat dan reka bentuk kejuruteraan lain tidak boleh diukur dan hanya boleh disimulasikan, Amerika Syarikat sangat berhati-hati untuk mengeksport pengkomputeran berprestasi tinggi. Aplikasi pengkomputeran berprestasi tinggi berkembang dalam arah yang lebih luas dan lebih luas daripada ketepatan tinggi pada masa lalu. Dengan pembangunan pengkomputeran berprestasi tinggi, terutamanya penurunan berterusan dalam kos penggunaan, bidang aplikasinya juga telah berkembang pesat daripada bidang pengkomputeran saintifik seperti pembangunan senjata nuklear, keselamatan maklumat, dan penerokaan minyak dengan kepentingan strategik negara kepada medan perang utama yang lebih luas. ekonomi negara, seperti Farmaseutikal, penjujukan gen, pemaparan animasi, perlombongan data, analisis kewangan, perkhidmatan Internet, dsb.

Berdasarkan bahagian prestasi Linpack dalam bidang aplikasi industri dalam komputer berprestasi tinggi TOP100 China pada November 2021, perkhidmatan kuasa pengkomputeran, pusat pengkomputeran berprestasi tinggi, kecerdasan buatan, pengkomputeran saintifik dan bidang lain adalah pengguna utama pengkomputeran berprestasi tinggi, data besar Internet, terutamanya bidang AI, berkembang dengan kukuh.

Rajah 6: Bahagian bidang aplikasi dalam industri TOP100 China (2021.11)

3.2. Seberapa besar ruang pasaran untuk pengkomputeran berprestasi tinggi?

Rancangan Lima Tahun Ke-14 dan infrastruktur baharu memacu pengkomputeran berprestasi tinggi ke dalam tempoh pertumbuhan pesat. Pembinaan pusat pengkomputeran berprestasi tinggi di negara kita terutamanya mewujudkan rancangan pembinaan pusat pengkomputeran berprestasi tinggi melalui perjanjian kerjasama antara kementerian dan wilayah (perbandaran Kementerian Sains dan Teknologi menetapkan matlamat untuk prestasi tuan rumah bagi pihak sains negara). dan strategi teknologi. Kerajaan tempatan berharap pusat pengkomputeran berprestasi tinggi itu boleh menjadi pembawa berfungsi untuk pembangunan sains dan teknologi serantau, mengumpul bakat, menginovasi sains dan teknologi, dan menggalakkan pembangunan ekonomi. Pada Mac 2021, "Rancangan Lima Tahun ke-14" negara saya dengan jelas menyatakan bahawa adalah perlu untuk "mempercepatkan pembinaan sistem pusat data besar bersepadu negara, mengukuhkan penghantaran pintar keseluruhan kuasa pengkomputeran, membina beberapa nod hab nasional dan kluster pusat data yang besar, dan membina pusat pengkomputeran E-level dan 10E-kelas "Mengikut rancangan, pusat pengkomputeran berprestasi tinggi akan ditubuhkan di Hefei, Lanzhou, Xiamen, Taiyuan dan tempat-tempat lain.

Pelaksanaan projek “Digital in the East and Count in the West” dijangka akan menggalakkan lagi pembangunan pusat pengkomputeran berprestasi tinggi di wilayah barat. Pada Februari 2022, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara meluluskan pelancaran pembinaan nod hab kuasa pengkomputeran nasional di 8 tempat termasuk Beijing-Tianjin-Hebei, Delta Sungai Yangtze, Kawasan Teluk Besar Guangdong-Hong Kong-Macao, Chengdu-Chongqing, Mongolia Dalam, Guizhou, Gansu dan Ningxia, dan merancang 10 negara Kelompok pusat data. Pada ketika ini, reka bentuk susun atur keseluruhan sistem pusat data besar bersepadu negara telah selesai, yang mewakili pelancaran rasmi projek "Data Timur dan Pengiraan Barat". Barat mempunyai penjanaan kuasa angin dan penjanaan kuasa fotovoltaik, tenaga yang banyak, dan suhu purata tahunan yang agak rendah, yang sangat sesuai untuk kelangsungan pusat pengkomputeran Walau bagaimanapun, perniagaan pengkomputeran berprestasi tinggi tidak mempunyai permintaan tinggi untuk komunikasi masa nyata. Pada masa hadapan, pusat pengkomputeran berprestasi tinggi dijangka menjadi asas untuk mengoptimumkan susun atur kuasa pengkomputeran.

Kami menganggarkan bahawa pelaburan dalam satu pusat pengkomputeran berprestasi tinggi berskala besar akan melebihi 2 bilion yuan Berdasarkan purata 5 pusat pengkomputeran berprestasi tinggi baharu yang dibina setiap tahun, saiz pasaran daripada pusat pengkomputeran berprestasi tinggi yang dirancang oleh kerajaan akan mencapai 10 bilion yuan setahun.

Pasaran pengkomputeran berprestasi tinggi keseluruhan China akan melebihi 40 bilion yuan pada 2022. Selain perancangan kerajaan, banyak gergasi Internet seperti Alibaba dan Tencent sedang giat menggunakan pembinaan pengkomputeran berprestasi tinggi. Ambil Tencent sebagai contoh Pusat Pengkomputeran Berprestasi Tinggi Delta Sungai Yangtze, yang secara rasmi memulakan pembinaan pada Jun 2020, telah melabur lebih daripada 45 bilion yuan Selepas siap, ia akan menjalankan pelbagai pengiraan algoritma AI berskala besar , pemprosesan imej, pengkomputeran saintifik dan tugasan kejuruteraan. Di samping itu, institusi kewangan, pengendali, dsb. sedang aktif menggunakan pengkomputeran berprestasi tinggi mereka sendiri. Menurut ramalan Guanyan Tianxia, ​​saiz pasaran keseluruhan industri pengkomputeran berprestasi tinggi China akan melebihi 40 bilion yuan pada 2022, dengan CAGR kira-kira 13% dari 2021 hingga 2025.

4. Landskap persaingan pasaran pengkomputeran berprestasi tinggi adalah stabil

Lenovo, Sugon dan Inspur berada di antara tiga teratas dari segi bahagian pasaran. Berdasarkan statistik bilangan sistem syarikat utama dalam pengkomputeran berprestasi tinggi TOP100 China, sebelum tahun 2002, TOP100 kebanyakannya adalah HP dan IBM asing, dan kemudian Lenovo, Sugon dan Inspur China adalah yang utama.

Zhongke Sugon menyelesaikan projek 863 pelayan super "Sugon 2000" dengan seni bina kluster berskala pada tahun 1998. Selepas melengkapkan pelayan super "Sugon 3000" pada tahun 2001, bermula dari tahun 2005, persaingan pasaran mula menunjukkan prestasi cemerlang , Sugon menduduki tempat pertama dalam bahagian pasaran dari segi unit dipasang selama 10 tahun berturut-turut dari 2010 hingga 2019, menyumbang hampir 40% pada 2019.

Selepas Inspur menyelesaikan projek pelayan toleransi kesalahan "Projek 863" pada tahun 2012, ia mula melihat peningkatan yang ketara pada tahun 2014.

Melalui pemerolehan barisan produk X86 HPC IBM pada tahun 2014, bahagian pasaran Lenovo telah meningkat secara tiba-tiba Menjelang 2021, ia telah mencapai tempat pertama dalam unit terpasang TOP100.

Antara Lenovo, Inspur dan Sugon, hanya Sugon yang telah mengeluarkan hak harta intelek bebas di dalam negara daripada perkakasan seperti cip kepada sistem perisian.

Untuk pengetahuan lanjut berkaitan, sila lawati ruangan Soalan Lazim!

Atas ialah kandungan terperinci Apakah nama komputer berprestasi tinggi?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!