1 超级计算机的现状

1．1 超级计算机的分类
超级计算机可分两类，采用专用处理器或者采用标准兼容处理器。前者可以高效地处理同一类型问题，而后者则可一机多用，使用范围比较灵活、广泛。专一用途计算机多见于天体物理学、密码破译等领域。国际“象棋高手”“深蓝”、日本的“地球模拟器”都属于这样的超级计算机。据统计，500强超级计算机有232个是非专用系统，服务于军事、医药、气象、金融、能源、环境和制造业等众多领域。

1．2 世界超级计算机的现状

目前，世界排名前10位的超级计算机中美国有7台，但首位却是日本“地球模拟器”。该模拟器是2002年由日本电气公司开发成功，每秒运速为35.86万亿次，曾长时间保持世界超级计算机运速的最快记录。这一排名极大地刺激了美国，为此美国能源部赶快和IBM等公司合作研制，并于2004年9月开发成功了“地球模拟器”。日本也穷追猛赶并于2004年10月20日由日本电气公司宣布，已开发成功世界运速最快的“SX-8”超级计算机，每秒运速为 58万亿次，由5/2台计算机连接在一起，中央处理器由日本电气公司提供。美国国防部立即启动一项计划：开发一台每秒1 000万亿次超级计算机。而雄心勃勃的日本电气公司、东芝公司和日立制作所三家合作，抛出了一个具体计划，即于2010年开发出每秒运速为1 000万亿次以上的超级计算机，并且由日本东京大学牵头联合研制世界上最高速超级计算机“GRAPE-DR”，每秒可运行2 000万亿次。 1．3 中国超级计算机的现状从1978年，邓小平同志在第一次全国科技大会上说：“中国要搞四个现代化，不能没有巨型机！”此后，我国计算机专家奋起直追，经过几十年不懈努力，取得了丰硕成果，“银河”、“曙光”、“神威”等高性能计算机的出现，使我国成为继美国、日本之后第三个具备自行开发高性能计算机的国家。

1983年，“银河I”在国防科技大学诞生；1992年，“银河II”10亿次巨型计算机在长沙通过鉴定；1997年，由国防科技大学计算机研究所研制的“银河III”并行举行计算机在北京通过国家鉴定。“银河III”并行巨型计算机袭用在用访存指令直接访问全局共享分布存储器，基于三维环网拓扑的宽带、低延迟通信、MPP资源管理与处理机调度、可移植PDI框架的并行I/O软件、面向多种语言、多目标机的具有统一中间代码结构的高性能优化编译，巨型计算机高性能网络软、硬件设计等技术方面属于领先水平，系统综合达到当前国际先进水平。

1993年，曙光1号由国家智能中心推出；1995年5月，曙光2号推出；此后陆续在1998年、1999年推出“曙光2000—I”、“曙光2000-II”超级服务器。

而1999年研制出的“神威”，其高性能主要表现在，它是一种可缩放大规模并行计算机系统，其峰值运算速度可高达每秒3 840亿浮点结果，位居当今全世界已投入商业运行的前500位高性能计算机的第48位。

2 超级计算机的用途推动其发展超级计算机的应用十分广泛，其主要包括计算密集型(如大规模工程计算和数值模拟)、数据密集型(如数据仓库和数据采集)以及通信密集型(如协同工作和远程遥控)三个方面。超级计算机的进步极大地推动了这些应用的发展；反之，这些应用领域不断出现的新需求又直接地刺激了超级计算机的研究与开发。 美国能源部（DOE）的“加速战略计算创新”(AS-CI)计划是在全面禁止核试验的情况下，为了保持它的核威慑能力和核垄断地位而提出的一项创新计划。通过该计划，美国采用以计算为基础的方法代替以地下核试验为基础的方法，利用数字方程和三维建模仿真核武器爆炸的效果，确保现有库存核武器的性能、安全和可靠性。ASCI共投资10亿美元，主要参与者有SNL、LANL、LLNL三个国家实验室和Utah、Illinois、Stanford、Chicago、CalTech五所大学，在工业界选择了IBM、Intel和SGI/Cray三个合作伙伴。ASCI计划将为DOE提供5台1-100TFLOPS的超级计算机。第一台是Intel公司1996年宣布的1.8TFLOPS“ASCI红色”，现已在SNL安装使用；1998～1999年完成两台3万亿次量级的系统，即上面提到的“ASCI蓝色太平洋”和“ASCI蓝山”，它们将分别安装在LLNL和LANL；去年2月份IBM又与DOE签约，定于2000年完成由8 000个处理器构成的lOTFLOPS“白色选择”，届时该系统也将安装在LLNL。此外，DOE的规划还确定2001年将完成30TFLOPS，2004年实现100TFLOPS。为了解决10-100TFLOPS机器的关键技术，DOE在去年又推出了ASCI的一个补充计划——Pathforward计划，该计划拟解决4项关键技术:可扩展互连技术；分布式并行操作系统；并行程序调试和性能监测环境；大容量数据存储技术。

印度虽只是一个发展中国家，但它对超级计算机在核武器研制中的应用十分重视。印度政府认为，超级计算机为印度提供了在计算领域与发达国家进行平等竞争的机会。为了不受制于发达国家的禁运，印度政府制定了Param计划，具体由印度先进计算技术开发中心(C-DAC)负责执行。该计划至今已先后推出了Param 8000、 8600、9000和10000系统，尤其是1998年推出的Param 10000系统综合了NOW(工作站网络)、COW(工作站群)和MPP(大规模并行处理)结构的优点，具有良好的可伸缩性，可提供台式机至TFLOPS级的性能。Param 10000最高配置1000个节点，每个节点含4个300 MHz的U1traSPARC-II处理器。据分析，印度政府去年5月份之所以冒天下之大不题，连续5次进行核爆破，其重要目的之一就是要为它新研制的超级计算机提供各种实际核试验数据，为将来利用超级计算机进行实验室模拟打下坚实的基础。

技术侦察是世界各国都非常重视的军事领域，为了能及时有效地对侦察到的各种信号、密码进行处理和破译，技术侦察部门往往都配备了非常先进的超级计算机处理系统。例如，美国国家安全局配备的超级计算机以5240.02GFLOPS的总计算能力高居因特网不久前发布的世界计算能力最强站点排名表之首，尤其是它的T3EI200 LC1080和T3E900 LC1328分别达到了1263.6GFLOPS和1165.32GFLOPS的峰值性能。此外，为了以超级计算机为辅助手段提高武器性能、部队战斗力和防卫系统的水平，美国国防部(DOD)投资20亿美元，制定了为期8年的“高性能计算现代化计划”(HPCMP)。该计划分10个领域，包括计算流体动力学、计算化学和材料科学、大气、海洋建模和模拟等。HPCMP计划的策略是采购市场上最先进的软、硬件系统构成超级计算机。

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