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一文搞懂让你懵圈的超级计算机:真的不是堆C

发布时间:2019/07/01标签:   计算机    点击量:

原标题:一文搞懂让你懵圈的超级计算机:真的不是堆C
6 月 18 日,在德王法兰克福进行的国内超等盘算大会(ISC)上颁布了最新一期的超等盘算机前 500 强榜单。本次入门的超等盘算机门坎十分高,初次全体超越 1PFlops (每秒一万万亿次浮点运算),这是寰球超等盘算机 500 强榜单公布 26 年以来的一次汗青性冲破。在这份 500 强的榜单中,中国的超等盘算机数目达 219 台,数目位居天下第一,此中 173 台来自遐想,71 台来自海潮,63 台来自曙光。关于一般人来讲,平凡鲜无机会打仗到超等盘算机,因而关于超等盘算机的懂得也处于一知半解的状况中。为此,腾讯科技摘取多位知乎业余答主的内容,并略加收拾,经过一篇文章让你完全搞懂超等盘算机。超等盘算机的中心技巧是甚么?——知乎答主意竞扬CPU 是超等盘算机的主要构成局部,但不是超等盘算机技巧的全体。收集上一些人将 CPU 技巧同等于超等盘算机技巧,以为假如没有自立的 CPU,就没有控制中心技巧。这类说法并禁绝确。现实上,绝对于申明显赫的 CPU,冷静无闻的系统构造计划才是始终被民众和媒体疏忽的要害技巧。举例来讲,曙光星云采纳了自立研发的超并行处置系统构造、神威蓝光超等盘算机采纳了大范围并行处置系统构造、河汉 1 号采纳了多阵列可设置协同并行系统构造、河汉二号采纳了自立创的新型异构多态系统构造。系统构造计划才能有多主要呢?打个比喻,假如说超等盘算机是一只部队,那末系统构造计划就是部队的汗青传承、光彩传统、构造治理程度、军事练习程度、兵器设备、后勤才能、高等将领的策略批示程度和中上层军官的战术批示才能,而 CPU 则是部队的兵士。别的,超等盘算机不是简略的 CPU 堆砌。由于堆 CPU 也是一个技巧活,系统构造计划的欠好,高速互联收集做的不可,体系软件做的欠好,贮存排阵做的不可,即便堆再多的 CPU,超等盘算机的机能也上不去。简略粗鲁的堆砌 CPU 基本弗成能制作出一台超等盘算机,更不要说是能与河汉 2 号相对抗的超等盘算机。别的,哪怕控制了准确的堆砌 CPU 的方式,也不是单凭靠堆 CPU 数目就能取得一台能与河汉 2 号相对抗的超等盘算机。起因安在? 由于超等盘算机建立不是简略的搭积木式的堆砌 CPU——即使堆砌了海量的盘算卡,但受制于其余方面,比方高速互联网的技巧程度而招致无奈达到实践盘算机能。详细来讲,高速互联收集的难点在于超等盘算机的盘算节点之间传输的数据量宏大,耽误请求严厉,当互联收集效力缺乏,就会招致数据拥挤,大幅下降超等盘算机零件体系效力。而超等盘算机的盘算节点越多,对互联收集的请求也就越高。因而,即便想经过堆砌 CPU 来晋升运算才能,也会受限度互联收集的机能,形成这类做法并不能无克制的晋升超等盘算机的机能——受限于诸如互联收集以及其余方面的瓶颈,零件效力被拉低,招致现实机能并没有由于堆砌了更多的 CPU 而有所进步。别的,堆砌过量的 CPU 还存在功耗过大、机箱体积过大等成绩,十分倒霉于往后的经营保护和应用,在超等盘算机市场基础不具有市场合作力。在软件体系方面,操纵大批盘算节点和操纵大批盘算节点对软件体系的请求近乎于天差地别。软件体系必需保障每个超等盘算机盘算节点的机能被施展到最大才干充足发掘出硬件上的后劲。不然,就会影响超等盘算机的零件效力。因而,假如没有一个好的系统构造,那末 CPU 的机能将无奈全体施展进去,并且堆砌的 CPU 数目越多,全部体系就越庞杂,对高速互联收集、存储排阵、监控体系、冷却体系和软件方面的请求也就越高,零件效力的晋升也就越难。而系统构造计划才能程度不敷高的情形下,纯真堆砌 CPU 数目,反而会下降零件效力,无奈晋升零件机能。超等盘算机与一般盘算机有哪些差别?——知乎答主小侯飞氘超等盘算机没有那末神奇,就是个盘算东西。你输出盘算前提,它给你输入盘算成果。和买菜用的盘算器是一样一样的,只是范围上有差别罢了。家用电脑个别只要一颗 CPU(GPU 同理),每颗 CPU 内个别只要2~8 个物理中心。而个别的超等盘算机有成千上万颗 CPU,每颗 CPU 内个别有几十个物理中心。这么多 CPU 固然不是拿来供暖的,而是为了经过并行盘算,实现沉重的盘算义务的。举个例子,在飞翔器制作范畴,常常要盘算飞机邻近氛围的流淌,以及飞翔器自身的受力情形。最罕用的盘算方式是把氛围、机体宰割成一个个小块块,分辨盘算每个小块的活动和受力,再整合起来失掉团体的活动和受力情形。个别来讲,宰割的越精致,每个小块越小,盘算越正确。而鱼与熊掌弗成兼得,宰割的越精致,盘算量也越大。如果要把一个 1 的立方体分红 1 的小方块,那末就要对 10 亿个小方块停止盘算。假如用单个 CPU 中心,须要持续做 10 亿次运算,算完全个进程能够要花上一天。而假如有 10 个 CPU 中心,那便可以把这 10 亿个方块分红 10 份,每个 CPU 中心只有盘算 1 亿个方块,而后把失掉的成果整合起来就行。如许大概能快上 10 倍,两个小时就能算完了。在科研和工程范畴,有许很多多如许的盘算义务,比方原子基础性子的量子力学盘算、药物反映进程的份子能源学模仿、黑洞碰撞的绝对论模仿、大气活动和气象变更的猜测、桥梁计划中的受力盘算……这些庞杂的成绩,假如用单个 CPU 中心盘算,能够要花上几个月乃至是几年才干失掉成果。这么长的盘算时光是难以接收的,以是咱们须要用多个 CPU 中心停止并行盘算以进步效力,集成大批 CPU 于一身的超等盘算机天然就应需而生了。超等盘算机都被用来做甚么?——知乎答主史中举几个例子:1、“核模仿”就须要高机能盘算核反映是一个链式反映,原子裂变以后会影响到四周的原子,四周的原子又会影响它们四周的原子,关于这些原子行动模仿所须要的盘算数目级,就敏捷酿成了指数型的关联。这就须要十分强盛的超等盘算机才干停止模仿。并且,要晓得这类模仿关于盘算力的请求是没有下限的。盘算才能越强,模仿就能停止得更精准,从而可能发觉更深层的法则。气象猜测也是高机能盘算的一个宏大的利用偏向。2、气象猜测一样须要高机能盘算气象猜测,普遍来看就是对寰球气流、洋流等等的猜测,范围来看就是气象预告。气象预告的基础道理,就是经过景象卫星捕获舆图上每一个点的云层和睦流活动轨迹,而后经过大批的盘算推导出他们将来的走向。要晓得,即便是明天,关于气象的预告,精度都难以到达 80% 以上。然而,你必定能感到到,当初的气象猜测曾经比你小时间正确很多。这就是由于咱们当初的高机能盘算才能大幅进步了。举个例子,之前景象盘算的粒度是 1 个经纬度,大略是 111 千米,而当初咱们景象盘算的精度曾经细到了 3 千米,景象迷信家们曾经把精度进步到 1 千米。如许的精度晋升,关于盘算力的请求但是指数级的。3、视频衬着也是高机能盘算的需要“小户”你还记得《阿凡达》吗?这部 2009 年上映的片子里,殊效场景比例到达了 70%。自从阿凡达以后,殊效曾经成为了片子的标配,乃至两个演员在绿布前便可以实现一部高品质的太空科幻片子。支持这些殊效的,无疑就是宏大的高机能盘算力。4、除此以外,高机能盘算还能够停止天体物理盘算、地动猜测、资料迷信盘算、基因组测序、交通剖析、人类构造体系研讨等等等等。【编纂推举】互联网公司中年人都去哪了?我是技巧总监,我确切答不出那末多技巧细节!将对将来任务发生影响的五大新兴技巧中国要自建互联网根效劳器?中国公布信息技巧十大前沿热门成绩,主动驾驶等当选【义务编纂:张燕妮 TEL:(010)68476606】 点赞 0

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