高性能计算机发展简史
------《计算机组成原理读书报告》
在老师的推荐下，基于自己感兴趣的部分，近些天我查阅了“高性能计算机发展简史”网络资源，从曾听说到熟悉，短短的几周之内，对高性能计算机或多或少有了更加深刻的了解，高性能计算（High Performance Computing）目前是计算机科学的一个分支，随着信息化社会的飞速发展，人类对信息处理能力的要求越来越高，不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机，而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求迅猛增长。通过GPU加速高性能计算可能将从大型计算机发展到台式机以及桌边型计算机上。但是追溯其发展历史，前辈们还是经过很长时间的探索技术，革新技术的。
搜集了各种资料，整理了高性能计算机的发展历程：
自1964年以后,高性能计算机经历了三个发展阶段:萌芽阶段、向量机鼎盛阶段和大规模并行处理机（MPP）蓬勃发展阶段。
1. 萌芽阶段（1964-1975）
1964年诞生的CDC6600被公认为世界上第一台巨型计算机，其运算速度为1Mflops。70年代初研制成功STAR-100向量机，这是世界上最早的向量机。随后于1974年，诞生了世界上最早的SIMD阵列计算机--ILLIAC-IV并行机。
2. 向量机鼎盛阶段（1976-1990）
1976年，CRAY公司推出CRAY-1向量机，开始了向量机的蓬勃发展，其峰值速度为0.1Gflops.
1985年，CRAY-2，1G flops
1990年, SX-3,22G flops
1991年，Cray-YMP-C90,16Gflops
向量机处理对提高计算机运算速度十分有利，有利于流水线的充分利用，有利于多功能部件的充分利用，但由于时钟周期已接近物理极限，向量计算机的进一步发展已经不太可能。
3. MPP蓬勃发展阶段（1990年至今）
就在传统向量机逐渐萎缩的同时，应来了大规模并行处理MPP机蓬勃发展的时代。各种新技术层出不穷，大公司也纷纷介入。这一时期的代表机型有：
1989年，BBN公司的TC2000
1992年，Intel公司的Paragon，TMC公司的CM-5
1993年，Cray公司的T3D
1994年，IBM公司的SP2
1996年，Cray公司的T3E，Hitachi公司的SR2201
SGI公司的Origin2000，Intel公司的ASCE RED
其中，1996年12月宣布的ASCI RED，运算速度超过了万亿次/秒。
截至2000年6月，世界上已有14万亿次机，超过3000亿次机62台。排名世界前10名的均为MPP，MPP已成为高性能计算机的主流产品。
相比较其他国家，我国虽然发展起步比较晚，但是近几年也得到了长足的发展：
1、1983年，由国防科技大学研制的银河I型亿次巨型机系统的成功问世，标志着我国具备了研制高端计算机系统的能力。
2、1992年，曙光投入200万元研制曙光一号。随后，曙光一号、曙光1000、曙光2000、曙光3000、曙光4000相继问世。
3、1994年，银河I的换代产品银河II在国家气象局正式投入运行，其系统性能达每秒10亿次，大大缩短了我国与先进国家的差距。
4、1997年，银河III并行巨型计算机在北京通过国家鉴定，峰值性能为每秒130亿浮点运算。
5、1999年，首台“神威I”计算机通过了国家级验收，并在国家气象中心投入运行。
6、2000年，由1024个CPU组成的银河Ⅳ超级计算机系统问世，峰值性能达到每秒1.0647万亿次浮点运算。
7、2002年，世界上第一个万亿次机群系统联想深腾1800出世，获得2004年国家科技进步二等奖。
8、2003年，联想深腾6800问世把世界机群计算推向新的高峰。
9、2004年，曙光4000A成功研制，使中国成为继美国、日本之后第三个能研制10万亿次商品化高性能计算机的国家（进入TOP500前10位）。
10、2005年，中国高性能计算机性能TOP 100排行榜揭晓，曙光位居第一。天梭荣获国家科学技术进步二等奖。
11、2006年，曙光高性能计算机被胡锦涛总书记点评为“中国七大标志性自主创新成果之一”，曙光4000系列高性能计算机荣获国家科学技术进步二等奖。
12、2007年12月，中国首台采用国产高性能通用处理器芯片“龙芯2F”的万亿次高性能计算机“KD-50-I”研制成功。
13、2008年6月24日，中国科学院计算技术研究所、曙光公司和上海超级计算中心在中科院计算所联合举行了曙光5000落户上海超级计算中心的签约仪式。
中国在高端计算机的研制方面已经取得了较好的成绩，掌握了研制高端计算机的一些关键技术，参与高端计算机研制的单位已经从科研院所发展到企业界，有力地推动了高端计算的发展。随着中国信息化建设的发展，高性能计算的应用需求在深度和广度上都面临蓬勃发展。
高性能计算作为第三大科学方法和第一生产力的地位与作用被广泛认识，并开始走出原来的科研计算向更为广阔的商业计算和信息化服务领域扩展。更多的典型应用在电子政务、石油物探、分子材料研究、金融服务、教育信息化和企业信息化中得以展现。经过十年的发展，中国在高性能计算水平上已跻身世界先进水平。
高性能计算机之所以称为高性能计算机，主要是它跟微机与低档PC服务器相比而言具有性能、功能方面的优势。高性能计算机也有高、中、低档之分，中档系统市场发展最快。从应用与市场角度来划分，中高档系统可分为两种，
曙光2000
一种叫超级计算机，主要是用于科学工程计算及专门的设计，如Cray T3E；另一种叫超级服务器，可以用来支持计算、事务处理、数据库应用、网络应用与服务，如IBM的SP 和国产的曙光2000。
高性能计算机的发展趋势主要表现在网络化、体系结构主流化、开放和标准化、应用的多样化等方面。网络化的趋势将是高性能计算机最重要的趋势，高性能计算机的主要用途是网络计算环境中的主机。以后越来越多的应用是在网络环境下的应用，会出现数以十亿计的客户端设备，所有重要的数据及应用都会放在高性能服务器上，Client/Server模式会进入到第二代，即服务器聚集的模式，这是一个发展趋势。
美国一直是世界上最重视高性能计算机、投入最多和受益最大的国家，其研究也领先于世界。美国能源部的加速战略计算ASCI计划，目标是构造100万亿次的超级计算机系统、软件和算法，在2004年真实地模拟核爆炸；白宫直属的HECC（High-End Computing and Computations）计划，对高性能计算的关键技术进行研发，并构建高性能基础设施；Petaflops 计划开发构造千万亿次级系统的技术；最新的Ultrascale计划目标在2010年研制万万亿次级系统。日本计划将于2002年研制成40万亿次的并行向量机。欧洲的强项则主要体现在高性能计算机的应用方面。
总的来说，国外的高性能计算机应用已经具有相当的规模，在各个领域都有比较成熟的应用实例。在政府部门大量使用高性能计算机，能有效地提高政府对国民经济和社会发展的宏观监控和引导能力，包括打击走私、增强税收、进行金融监控和风险预警、环境和资源的监控和分析等等。
高性能计算机能为企业创造的价值是非凡的，国外的企业和用户已经充分地认识到这一点。一个证明是，20世纪90年代中期以来，国外80%以上企业的信息主管在选购机器时考虑高性能计算机，而在20世纪90年代初，这个数字只有15%。
在国内这方面的宣传教育工作还很不够，没有让企业、政府和社会充分认识到高性能计算机的益处，从而导致了一些观念上的误解。以往一提起高性能计算机，人们马上就会联想到用于尖端科学计算的超级计算机。实际上，高性能计算机90%的用途是非科学计算的数据处理、事务处理和信息服务，它早已不是象牙塔里的阳春白雪。随着“网络计算”和“后PC 时代”的到来，全世界将有数十亿的客户端设备，它们需要连到数百万台高性能服务器上。高性能计算机将越来越得到产业界的认同，成为重要的生产工具。
此外，人们一直以来还有这样一个认识误区，认为高性能计算机是面向高新产业和服务业的，而传统产业（尤其是制造业）并不需要使用。事实上，高性能计算机能够广泛应用于生物、信息、电子商务、金融、保险等产业，它同时也是传统产业（包括制造业）实现技术改造、提高生产率——“电子生产率”(e-productivity)和竞争力的重要工具。高性能计算已从技术计算（即科学计算和工程计算）扩展到商业应用和网络信息服务领域。的曙光2000-Ⅱ就瞄准了技术计算、商业应用和网络服务这3个领域的应用。
应该说，高性能计算机在国内的研究与应用已取得了一些成功，包括曙光2000超级服务器的推出和正在推广的一些应用领域，如航空航天工业中的数字风洞，可以减少实验次数，
缩短研制周期，节约研制费用；利用高性能计算机做气象预报和气候模拟，对厄尔尼诺现象及灾害性天气进行预警，国庆50周年前，国家气象局利用国产高性能计算机，对北京地区进行了集合预报、中尺度预报和短期天气预报，取得了良好的预报结果；此外，在生物工程、生物信息学、船舶设计、汽车设计和碰撞模拟以及三峡工程施工管理和质量控制等领域都有高性能计算机成功应用的实例。
但是总的说来，高性能计算机在国内的应用还比较落后，主要原因在于装备不足、联合和配套措施不力及宣传教育力度不够。首先，国内高性能计算机的装机量明显不足。1997年世界高性能计算机的销售额美国约为220亿美元，中国约为7亿美元。美国的微机销售额约占世界市场的38%，高性能计算机占世界的34%，均高于其GDP所占世界份额（25%左右）。中国的微机销售额约占世界市场的3%，高于中国GDP的份额（2.6%）；但中国高性能计算机销售额所占世界份额仅为1%左右，低于GDP的份额。从另一个角度看，中国的微机市场接近美国的1/10，但中国的高性能计算机市场不到美国的1/30。
装备不足严重影响了高性能计算机应用的开发和人才的培养，这些反过来又影响了高性能计算机的使用和装备。值得庆幸的是，随着网络化和信息化工作的深入，国内社会已开始意识到高性能计算机的重要性。1999年，中国高性能计算机的市场销售额猛增了50%以上。
国家863计划主题正在实施一个“国家高性能计算环境”的项目，计划到2000年年底在全国建设10个左右的高性能计算中心，这些中心将通过千兆位网络互连。目标就是尽量让全国用户免费共享全国的计算资源、信息资源和人才资源。这只是一个初期的项目，估计在2000年下半年会规划更大的项目。值得注意的是，已经规划的应用包括生物信息学、数字图书馆、科学数据库、科普数据库、汽车碰撞、船舶设计、石油油藏模拟、数字风洞、气象预报、自然资源考察和远程教育等领域。
2000年5月14～17日，国内将在北京组织一个“亚太地区高性能计算国际会议及展览”，届时全球二十几个国家和地区的代表以及国内外主流的服务器厂商将参加会议，会议计划围绕一些课题做特邀报告：美国工程院院士、Microsoft资深科学家Gordon Bell将讨论“后PC 时代：当计算、存储和带宽都免费时，我们面临什么样的挑战？”，自由软件创始人Richard Stallman 将讨论“自由软件运动及GNU/Linux”，俄罗斯科学院院士Boris Babayan将介绍俄罗斯花了6年功夫新近发明的一种电脑芯片，据称它比Intel的Pentium Ⅲ和Itanium快几倍，而且具有安全、防病毒功能。
此外，国家还有一个重大基础研究计划（也叫973项目）。高性能计算已经成为科技创新的主要工具，能够促成理论或实验方法不能取得的科学发现和技术创新。973项目中的很多项目（尤其是其中的“高性能软件”和“大规模科学计算”项目）都与高性能计算机有着密切的关系。
最后也由衷希望祖国在高性能计算机发展上能加大力度，鼓励宣传，让我们现代的每一个公民以后都能从中获利，并给予他更强大的生命力，达到一个良性循环，不断发展，让未来触手可及。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 高性能计算机发展历程及现状 作者：陈红梅等 来源：《软件导刊》2015年第03期 摘要：高性能计算已被公认为继理论科学和实验科学之后的第三大科学研究方法，是科技创新的重要手段。高性能计算机经过几十年的发展，经历了向量机、MPP、集群等几个阶段，我国高性能计算机的研制和应用也得到了快速发展。国内多所高校和科研院所纷纷构建高性能计算平台，江汉大学也构建了自己的高性能计算平台。对高性能计算机发展历程进行了梳理，并分析了其现状，重点介绍了江汉大学高性能计算平台。 关键词：高性能计算机；向量机；MPP；集群；中国TOP100；国际TOP500 中图分类号：TP3-0 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）003-0007-02 0 引言 目前，高性能计算科学与技术已成为世界各国竞相争夺的战略制高点[1]。一些发达国家 和发展中国家纷纷制定战略计划，投入大量资金，加速研究开发步伐。美国从20世纪70年代起就实施了一系列推动计算科学发展的国家计划，包括“战略计算机计划”（SCP）、“高性能计算和通讯计划”（HPCC）、“加速战略计算计划”（ASCI）、“先进计算设施伙伴计划”（PACI）等。 1 高性能计算机发展历程 从20世纪70年代产生第一代高性能计算机开始，经过几十年的发展，高性能计算机经历了向量机、MPP、集群等几个发展阶段。 1.1 向量机 1974年，控制数据公司（Control Data Corporation，CDC）推出了CDC STAR-100，它是首先使用向量处理器（Vector Processor）的计算机，被认为是第一台向量机。1982年，克雷公司生产的Cray X-MP/2诞生，它是世界上第一部并行向量计算机。Cray X-MP系列计算机基于并行向量处理机结构，并行向量处理机是将向量处理器直接并行的一种体系结构。 当时的并行向量机占领高性能计算市场达20年之久，并行向量机处理器数目的增加，使得定制费用和维护费用越来越昂贵，性价比越来越低，已难以满足高性能计算机市场化的要求。
看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络 在大规模并行计算和机群等高性能计算系统中，处理器之间或计算节点之间的快速互联网络的重要程度并不亚于处理器本身。在早期的大型计算系统中，处理器之间的通信一直被所采用的互联网络（通常是以太网）延时 大、带宽不足等因素所牵制；如今，Myrinet、QsNet、SCI以及刚刚兴起的Infiniband等多种专用高速互联网络的成功应用，使得这种状况发生很大改观的同时，也使得高性能计算系统内部互联网络的选择成了一门学问。 高性能计算系统的互联方式有很多种，最初的机群系统是基于LAN技术的，也就是以最普通的以太网（Ethernet）作为数据交换媒介。其优势在于可以方便地增加计算节点到集群系统中，但是其缺点也很多，传输速度较慢，复杂的协议造成非常高的延时，并且限制了扩展性。各种各样的专用高速互联网络应运而生，最为典型的有Myrinet、QsNet，以及最近几年兴起的Infiniband,它们为集群系统提供了构建高带宽、低延时数据交换环境的可行条件。 广为应用的Myrinet Myrinet是目前机群系统中应用最为广泛的互联网络。Myricom公司从1994年就开始销售第一代Myrinet产品，当时只是作为以太网络的第二选择来实现机群系统中的节点互联，除了100MB/s 的高带宽外，它的主要优势是小数据量延时，只有10m～15ms，这与当时Convex、IBM、SGI等公司在并行系统中使用的专有网络的高延迟形成鲜明对比。此后随着软硬件的不断升级，Myrinet更是成为了机群制造商的第一选择，直到今天这种优势依然存在。 同Infiniband一样，Myrinet使用全双工链路，并且通过远程内存存取（Remote Direct Memory Access，RDMA）对其他主适配器卡（称为Lanai）的远程内存进行读/写操作，这些卡以与之连接的主机PCI-X总线为接口界面。 最新一代的Myrinet使用了光纤作为信号传输通道，这不仅在连接方面有了很大的灵活性，而且也给信号高速传输提供了足够空间。但同时不可忽略的是，由于光纤电缆和连接器都很“娇气”，很容易在机群节点维护的过程中受损，可靠性方面值得关注。 目前Myrinet已经有8～128口交换机提供。从Myricom自己提供的最新测试数据来看，使用业界惯用的MPI Ping-Pong测试方法，其带宽为230MB/s，MPI延时为10ms。 快速可靠的QsNet QsNet是Quadrics公司的产品，该技术的起源可以追溯到早期一家德国公司Meiko，它专门研制称号为CS-1、CS-2的并行计算系统，在当时的CS-2系统中就包括了一种很好的对数网络，在Meiko公司倒闭的时候，这种网络作为单独的产品保留并被一家意大利公司Alenia接手，放置在一个独立的公司Quadrics中运营。后来由于Digital/Compaq公司选择了QsNet作为其AlphaServer SC 系列高性能计算机的互联网络而一举成功。不过事实也证明，QsNet是一种快速、可靠的网络系统。从两年前开始，该技术也逐渐在机群系统中得到应用。
25台庞然大物鉴证超级计算机发展史 你以为旧式的巨型计算机现在就应该躺在博物馆里?当我们开始学习电脑的时候，它们已经比那些巨大的前辈缩小了N 多倍。不过到今天为止，仍旧有许多旧式巨型计算机还在做各种疯狂的工作。今天我们就给大家列举25台可以充满房间的巨型计算机。 1、台风：它现在仍旧在RCA实验室服役，它是一台典型的1950年代的大家伙，控制面板就像一堵墙，使用了数千只电子管和几英里长的电线。 超级计算机“台风”(图片来自牛丸街，下同) 2、1958年11月，在伦敦召开的国际计算研讨会上，一台巨型计算机：自动计算引擎，展示了计算机房同样可以成为建筑学上的奇迹。
3、在掌上电脑以及智能电话出现很久之前，我们仍旧使用计算机辅助通信的工作，1967年，英国的kdf9通信计算机被放置在在爱丁堡第一区域计算中心。 4、世界上第一台工程机械辅助设计计算机被安装在克利夫兰，俄亥俄州的路易斯飞行动力实验室，现在改名叫做约翰格伦研究中心。
5、当年，航空设计领域也使用超大型计算机：如电子数据处理704型，1957在兰利研究中心服役。 6、同样，当年在运输领域，也采用超级计算机。这是一台运行于1968年伦敦机场的计算机，博阿迪西亚，用它来处理货物及机票信息。
7、电子计算机的发明来源于战争，所以军方是早期大型计算机最大用户。这是在二战期间，弹道研究实验室中的，电子数字积分器计算机。 8、一些年之后，在1969年，计算机帮助我们进入空间领域。IBM公司的”选择性序列电子计算机“用于计算阿波罗登月的路线。
9、这是一张巨型计算机电影成名照。霍尼韦尔计算机和迈克尔凯恩一起在1967年的一部电影中出演角色：Billion Dollar Brain。 10、除了一些非常重要的工作，计算机也担任一些让人乏味的工作。在约翰格伦研究中心，微分分析计算机帮助技术员准备数据报告。
第一题选择题 1． SIMD是指（B） A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2．下列那种存储设备不需要编址？D A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 3．按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（A）级机器语言。 A、传统机器语言机器 B、操作系统机器 C、汇编语言机 器 D、高级语言机器 4．早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：B A．数据表示范围小 B．单个需要的计算时钟周期多 C．编程困难 D．存储单元的利用率很低 7．下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？D A）随机页面替换算法
B）先进先出替换算法 C）最久没有使用算法 D）最优替换算法 9．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？C A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. huffman编码法 D. 以上编码都不是 10．在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以（C）为中心。 A、存储器 B、输入输出设备 C、运算器 D、控制器 1.RISC 计算机的指令系统集类型是 ( C ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器 - 存储器型 2、相联存储器的访问方式是( D )。 A．先进先出顺序访问 B．按地址访问 C．无地址访问 D．按内容访问 3、假设—条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每—段分别只有—个部件可供使用，并且执行时间分别为Δt、2Δt和3Δt，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为( C )。 （假设“取指令”、“分析”和“执行”可重叠，并假设n足够大）
可重构计算专题 读书报告 杨晓晖(BA07011001)yangxhcs@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 冯晓静(SA07011002)bangyan@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 赵琼(SA07011013)qiongz@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 裴建国(SA07011083)ustcowen@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 俞华铭(SA07011053)yhm2007@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 王仁(SA07011089)wangren@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 张志雄(SA07011090)zzxiong@https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html, 中国科学技术大学计算机科学技术系 2007年12月
录 1可重构计算概述（杨晓晖） (1) 1.1引言 (1) 1.2可重构计算分类 (2) 1.3可重构计算体系结构 (5) 1.4可重构计算模型 (7) 1.5可重构计算算法 (8) 1.6问题讨论 (9) 本章小结 (10) 参考文献 (10) 2案例分析之一：可重构超级计算（冯晓静，赵琼） (11) 2.1引言 (11) 2.2论文工作 (11) 2.3问题及讨论 (12) 2.4对论文的思考 (14) 本章小结 (15) 参考文献 (15) 3案例分析之二：可重构计算在数据挖掘中的应用（裴建国，俞华铭） (16) 3.1引言 (16) 3.2算法实例 (16) 3.3主要贡献 (17) 3.4问题讨论 (20) 本章小结 (22) 参考文献 (22) 4案例分析之三：可重构计算在分子动力学仿真中的应用（王仁，张志雄）.23 4.1引言 (23) 4.2仿真算法分析 (23) 4.3与相关工作的比较 (24) 4.4问题讨论及解决 (25) 4.5对论文的思考 (25) 本章小结 (26) 参考文献 (26) 5结论与展望（杨晓晖） (27)
我国高性能计算机的应用前景及发展中的问题 摘要:高性能计算机与我们生活息息相关，高性能计算机是衡量一个国家综合国力的重要标志,是国家信息化建设的根本保证。发展高性能计算机,可以带动科学技术的进步,解决国民经济建设、社会发展进步、国防建设与国家安全等方面一系列的挑战性问题,促进我国相关产业的快速发展。文章总结了国内外高性能计算机发展现状及发展趋势，并总结了我国目前发展高性能计算机面临的问题，最后作者提出了对如何解决这些问题的看法。 关键词:高性能计算机；计算速度；高端计算 1、高性能计算机与大众生活息息相关 1.1对制造业的推动:我国是一个制造业大国，高性能计算在制造业的广泛使用，不仅可以帮助工程师在设计阶段更科学地计算材料强度，更合理地选择和使用材料，设计出更符合空气和流体动力学原理和人体工程的产品结构和外形，而且可以在仿真基础上全面规划整个制造过程，有效提高产品制造的质量和产量。高性能计算的全数字化设计制造环境在缩短产品设计周期、节能降耗、降低污染、提高产品质量
方面的作用不可限量。 1.2 对网络信息服务的影响:在网络日益普及的今天，我们已经渐渐习惯于从网上获得信息和服务，但是同时也经常为服务响应速度的迟缓而烦恼。要面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。这又是高性能计算机发挥作用的舞台。高性能服务器每秒种可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。 2、国内外高端计算发展现状 2．1国内高端计算机发展现状：根据中国软件行业协会数学软件分会2003年11月份公开发布的2003年中国高性能计算机TOP100排行榜最新统计，我国高端计算机系统的总计算能力在19.56TF/s峰值左右。我国高端计算机系统研制开始于20世纪70年代中后期，大体经历了3个主要发展阶段：第一阶段从70年代中后期到80年代中期，主要以研制大型向量系统为主(以银河I为代表)；第二阶段从80年代中后期到90年代末，主要以研制大规模并行系统为主(以神威I为代表)；第三阶段从90年代中期起，主要以研制大规模机群系统为主(以曙光机为代表)。目前，参与高端计算机研制的单位已经从科研院所发展到企业界。
TOP100和TOP500 高性能计算机排行榜简析袁国兴研究员 北京应用物理与计算数学研究所
高性能计算（High Performance Computing ） /数值计算/数值模拟实验 利用先进的计算能力去理解和解决复杂问题 理论、实验难以解决 或无法解决的科学问题大型、复杂、甚至不可重复和危险的工程设计和实验安全（如核电）通过计算能评测、预测、预报核电运行和安全情况
“ 高性能计算可以做很多极其困难的事情： 可以提升研究能力、缩短研究进程、节约研究经费 下面举个例子来说明
“ 下面我们以中国高性能计算机性能排行榜TO P100和世界高性能计算机排行榜TO P500，来讨论中国高性能计算的发展
2018年10月中国TOP100前三名计算机神威? 太湖之光超级计算机 1 2 3 4 5 6研制厂商：国家并行计算机工程技术研究中心主要参数 部署单位：国家超级计算无锡中心 部署时间：2016年-2018年 测试性能：93.015 PFLOPS 系统峰值：125.436 PFLOPS 40机柜/160超级节点/40960个计算节点 40960颗SW26010 260C 1.45G H z C P U 单节点32G B内存，全系统1.31P B内存 自主高速网络 国产申威睿智操作系统（Ra ise O S）2.0.5 整机功耗15.371MW
关于神威?太湖之光 真正意义上的自主超级计算机系统 优异的性能功耗比 ?93.0 PFLOPS/15.37MW （33.86PFLOPS/17.8MW） ?Green500 第4名（其他前10系统规模不足太湖之光1/10） 出色的应用表现： 在盐湖城召开的2016全球超算大会上，中科院软件所杨超 团队（中科软+清华+北师大+国家无锡超算中心）联合开发 的“千万核可扩展大气动力学全隐式模拟”，获得国际高性能 计算应用领域最高奖—戈登贝尔奖（2016.11.17）
2009-2010学年度第一学期2007级 《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷） 姓名：学号：专业： （注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。） 一、单项选择题（每小题3分，共30分） 1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（）设想是不行的? 【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令 【B】将中断分级由原来的4级增加到5级 【C】在CPU和主存之间增设Cache存贮器 【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1”法，改为查表舍入法 2.对计算机系统结构来说，不透明的是（）。 【A】存储器采用交叉存取还是并行存取 【B】CPU内部的数据通路的宽度是8位还是16位 【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示 【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现 3．一个平衡的计算机系统，应该是（）。 【A】1MIPS的CPU速度【B】1MB的主存容量 【C】1Mb/s的I/O吞吐率【D】A、B和C 4、（）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。 【A】由上往下【B】由下往上【C】由中间开始【D】上下同时开始 5．当今微型机中实现软件移植最好的方法是（）。 【A】系列机【B】兼容机【C】仿真技术【D】统一高级语言 6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是（）数据表示。 【A】向量【B】堆栈【C】描述符【D】A和C 7、采用整数边界存储技术，其主要目的是（）。 【A】节约主存空间【B】提高数据的访问速度 【C】一个主存周期可取多条指令【D】一个主存周期至少可取到一条指令 8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（）。 【A】Huffman编码【B】等长编码【C】Huffman扩展编码【D】BCD码 9、流水计算机中将指令Cache和数据Cache分开，主要是为了（）。 【A】提高存储系统的速度【B】增加主存容量 【C】解决功能部件冲突【D】解决访存冲突 10、当N=16时，能描述4组4元交换的函数是（）。 【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3 假若编译器优化后能去掉50%的ALU指令，但不能去掉其它三类指令。求优化后的MIPS与优化前的MIPS速率比。
“天河二号”获全球超级计算机500强三连冠 2014年06月24日09:51:47 新华信息化 新华网华盛顿６月２３日电（记者林小春）国际ＴＯＰ５００组织２３日公布了最新的全球超级计算机５００强排行榜，中国的“天河二号”超级计算机以比第二名美国“泰坦”超级计算机快近一倍的速度，连续第三次获得冠军。 ＴＯＰ５００榜单每半年发布一次。自去年６月以来，“天河二号”就以每秒３３．８６千万亿次的浮点运算速度稳居榜首。除了芯片技术外，这一系统大多由中国自主研发。美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”则连续３次屈居亚军，其浮点运算速度为每秒１７．５９千万亿次。 第三名至第五名分别是美国劳伦斯－利弗莫尔国家实验室的“红杉”、日本理化研究所的“京”和美国阿尔贡国家实验室的“米拉”，这一排名与上一期榜单无异。与上一期相比，前十名的唯一变化是第十名，新入选的是隶属于美国政府的“克雷”ＸＣ３０超级计算机，其运算速度不到“天河二号”的十分之一。 国际ＴＯＰ５００组织在一份声明中说，从榜单看，“超级计算机的整体性能提升速度已降至历史最低点”。例如，在１９９４年至２００８年间，榜单最后一名的计算性能平均每年提升９０％，而过去５年每年只提升了５５％。 从整个榜单来看，美国进入前５００强的超级计算机从上一期的２６５个下降至本期的２３３个，但优势依然明显。第二名中国大陆则从６３个增至７６个。日本和英国分别以３０台并列第三。 超级计算机是国家科研的重要基础工具，在地质、气象、石油勘探等领域的研究中发挥关键作用，也是汽车、航空、化工、制药等行业的重要科研工具。ＴＯＰ５００榜是对全球已安装的超级计算机“排座次”的最知名排行榜。从１９９３年起，由国际
浅谈高性能计算 摘要：高性能计算是一个国家的综合国力的体现，是支撑国家实力持续发展的关键技术之一，在国防安全、高科技发展和国民经济建设中占有重要的战略地位。计算科学已经和传统的理论科学与实验科学并列成为第三门科学，它们相辅相成地推动着人类科技发展和社会文明的进步。21世纪科学最重要和经济上最有前途的研究前沿，有可能通过熟练地掌握先进的计算技术和运用计算科学得到解决。 本报告首先简单地介绍一下高性能计算的含义、特点、应用需求、地位和作用；接着讲述国际高性能计算机和我国高性能计算机的发展状况；然后概略地谈一下应用实例；最后对加速我国高性能计算及高性能计算机的发展发表几点参考意见。 Abstract: High performance computing is a reflection of a country's comprehensive national strength, is one of the key technologies to support sustainable development of the strength of a country, in the national defense security, high-tech development and national economic construction has important strategic position. Computational science is science and experimental science and the traditional theory and became the third science, they complement each other to promote the human development of science and technology and social progress of civilization. 21st century science and the most important and most promising economic research front, likely by skillfully master advanced computing techniques and the use of computational science is resolved. This report firstly simply introduce the meaning and characteristics of high performance computing, application requirements, status and role; Then tell the international high performance computer and the development of high performance computer in our country; And then briefly discuss the applications; Finally, accelerate the development of high performance computing and some reference ideas on the development of high performance computer. 关键词：高性能计算、软件科技前沿 Keywords: high performance computing, software technology frontier
２００１年６月中国工程科学Ｊｕｎ．２００１第３卷第６期ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＶ０１．３Ｎｏ．６ 一毒；ｉ髓ｊ；｛撤ｉ誊 高性能计算机的关键技术和发展趋势 金怡濂，黄永勤，陈左宁，桂亚东，漆锋滨 （国家并行计算机工程技术研究中心，北京１０００８０） ［摘要］介绍高性能计算机的关键技术和发展趋势。简要回顾高性能计算机的发展历史和当前形势，重点讨论大规模并行处理（ＭＰＰ）所面临的挑战，包括可扩展性、友善性和可用性。介绍神威高性能计算机及其应用情况，并对如何发展我国高性能计算机提出一些初浅的看法。 ［关键词］大规模并行处理；系统软件；并行编译；系统效率；可扩展性；可用性 １引言 高性能计算机自诞生以来已走过了漫长的历程，在１９６４－－２０００年的３６年中，运算速度从１Ｍｆｌｏ／ｓ提高到１２Ｔｆｌｏ／Ｓ，高性能计算机不仅在运行速度上提高了７个数量级，而且在体系结构、软硬件技术、算法和应用等方面都发生了巨大的变化。现代科学技术没有哪一项像计算机发展如此迅猛，更新换代如此迅速。由于科学和工程计算需求的牵引，以及正在发展的知识经济的驱动，高性能计算机的发展是永无止境的，提高计算机的运算速度是计算机发展中永恒的主题。如今，计算机科学家和工程师们计划在２００５～２０１０年把高性能计算机的运算速度提高到拍次每秒。实现这样的宏伟目标，决不是一帆风顺的。当前，高性能计算机突破了太量级以后，正面临着极其严峻的挑战。 ２举世瞩目的３０年 在过去的３０多年中，高性能计算机经历了三个发展阶段，即萌芽阶段、向量机鼎盛阶段和大规模并行处理机（ＭＰＰ）蓬勃发展阶段。 ２．１萌芽阶段（１９６４—１９７５年） 萌芽阶段有代表性的计算机包括１９６４年的ＣＤＣ６６００、７０年代初的ＡＳＣ和ＳＴＡＲ一１００向量机、１９７４年的ＩＬＬＩＡＣ一Ⅳ并行机。ＣＤＣ６６００被公认为世界上第一台巨型机，运算速度１Ｍｆｌｏ／ｓ。ＳＴＡＲ一１００是世界上最早的向量机，由于研制周期长，所采用的技术如磁芯存储器等在机器研制完成时已落后，未能进入市场。ＩＬＬＩＡＣ一Ⅳ是最早的ＳＩＭＤ阵列计算机，原计划由４个象限共２５６个处理单元组成，实际只安装了一个象限，由于其编程模式与当时使用的大型机大相径庭，程序员必须考虑问题的规模如何与固定的机器规模相适应，加上机器稳定性差，使该机未能得到推广。 ２．２向量机鼎盛阶段（１９７６－－１９９０年） １９７６年Ｃｒａｙ公司推出Ｃｒａｙ一１向量机，开始了向量机的发展阶段。在短短１０多年中，相继出现了Ｃｒａｙ一２、Ｃｒａｙ—ＸＭＰ、Ｃｒａｙ—ＹＭＰ和Ｃｒａｙ—Ｃ９０，ＤＥＣ公司的ＶＡＸ９０００，Ｃｏｎｖｅｘ公司的Ｃ３８００系列，ＮＥＣ公司的ＳＸ系列，富士通公司的ＶＰＰ系列等。向量机得以发展的原因是向量处理对提高机器运算速度十分有利，主要表现在：１）有利于流水线的充分利用，可以缩短周期，提高主频； ［收稿日期］２００１一０１—１８；修回日期２００１—０３—０３ ［作者简介］金怡濂（１９２９一），男，天津市人，中国工程院院士，国家并行计算机工程技术研究中心研究员
服务高等教育支持学术探索 曙光打造高校超算平台 随着国内高校建设校园信息化的步程越来越紧，高性能计算机在高校的应用越来越频繁。从基础建设到计算平台的搭建，高性能计算机在数字校园的建设中成为热点。 随着国家对高等教育投入的增加，各大高校在科研方面也有了长足的进步。高校中的各类科研课题小组已经成为了我国科技水平发展的重要力量。也正是因为高校科研水平的提高，使得各高校对高性能计算、网络计算和虚拟机技术等方面的需求激增，尤其在如电子、机械、制造、天文物理、医药、应用物理、生物、地质、化学、核能、基因、环境科学等我国重点学科的研究方面。 华东师范大学作为国家教育部直属全国重点大学，是国家“ 211 工程”、“ 985 工程”重点建设高校，随着数字化校园建设的深入和用户不断增加，以及海量信息处理、信息开发和科学研究对高性能计算服务的需求，华东师大用户对高性能计算能力的需求越来越大，存储系统的空间也严重不足，数字化校园系统已不堪重负。 近年来，我国的高性能服务器知名厂商曙光公司为国内各大高校建立的具有高度适应性的高性能计算平台，深受广大高校用户的青睐和认可。之前为地质大学构建的云计算——数字化校园超算平台，为提高地质大学的科研质量，保证学校各项科研工作的顺利完成等做出了重大的技术支持。 此次为解决华东大学的原有系统的不堪重负，华东师范大学与中国服务器厂商曙光公司再次深度合作，针对华东师大急需一种在高性能计算方面具有高速度、高质量、易管理的“校园超算”平台，以保障日益增加扩大的日常教学和科学研究工作的迫切需求。曙光公司为华东师范大学提供了一个具有高度适应性的高性能计算平台。 经过双方技术研讨和论证，曙光公司除了为华东师范大学最终搭建了由64台内置英特
信息技术及其发展简史信息技术及其发展简史 信息技术的概念 一、具体知识内容 信息技术：一切与信息的获取、加工、表达、交流、管理和评价等有关的技术都可称之为信息技术。 信息技术主要包括传感技术、通信技术和电子计算机技术等。 1．我们常说的“IT”是（）的简称 A．信息技术B．因特网C．输入设备D．手写板 2．总体来说，一切与信息的获取、加工、表达、（D ）、管理、应用等有关的技术，都可以称之为信息技术. A．识别B．显示C．交换D．交流 信息技术的悠久历史 一、具体知识内容 人类社会发展历史上发生过五次信息技术革命（教材P6）： （1）语言的使用；(是从猿进化到人的重要标志) （2）文字的创造； （3）印刷术的发明； （4）电报、电话、广播、电视的发明和普及； （5）计算机技术及现代通信技术的普及与应用。(将人类社会推进到了数字化的信息时代) 1．关于信息技术的出现，下列说法正确的是（） A．自从有了广播、电视后就有了信息技术B．自从有了计算机后就有了信息技术 C．自从有了人类就有了信息技术D．信息技术是最近发明的技术 2．下列有关信息技术的描述正确的是（） A．通常认为，在人类历史上发生过五次信息技术革命 B．随着信息技术的发展，电子出版物会完全取代纸质出版物
C．信息技术是计算机技术和网络技术的简称 D．英文的使用是信息技术的一次革命 3．人类经历的五次信息技术革命依次为：语言的使用、文字的使用，（），电报、电话、广播、电视的使用和计算机的普及应用及其与通信技术的结合。 A．火的使用B．指南针的使用C．印刷技术的应用D．蒸汽机的发明和使用 信息技术的发展趋势 一、具体知识内容 1．神奇的计算机技术 （1）虚拟现实： 虚拟现实技术是伴随多媒体技术发展起来的计算机新技术，它利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，用户需要使用特殊的交互设备才能进人虚拟环境中。例如：3D游戏、电子宠物、三维全景图片、虚拟实验等（教材P7）。 虚拟现实技术融合了数学图像处理、计算机图形学、多媒体技术、（传感器技术）等多个信息技术分支。（教参P12） （2）语音技术(教材P8) 语音技术在计算机领域中的关键技术有自动语音识别技术（ASR ) 和语音合成技术（TTS ）。例：语音输入法(开发公司:汉王、IBM 、微软) 语音识别技术是指将人说话的语音信号转换为可被计算机识别的文字信息，从而识别说话人的语音指令以及文字内容的技术。 语音合成技术是指将文字信息转变为语音数据，以语音的方式播放出来的技术。 （3）智能代理技术(教材P8) 智能代理技术是人工智能技术应用的一个重要方面，它通常可以主动地根据人的需要完成某些特定的任务。主要用于信息的自动检索和实现网上购物、网过滤。（案例：办公自动化、电子商务、搜索引擎中的“机器人”或“蜘蛛”程序） 计算机技术是信息处理的核心，计算机未来研究的一个主要方向是智能化。 电子商务：在网络环境下，实现网上购物、网上交易和在线电子支付的一种商业运营模式。 （4）中国的超级计算机 2．发展趋势（教材P7-10） （1）越来越友好的人机界面 （2）越来越个性化的功能设计
本资料由西北农林科技大学信息工程学院《计算机文化基础》课组收集整理 1计算机的发展与历史 世界上第一台计算机是1946年问世的。半个世纪以来，计算机获得突飞猛进的发展。在人类科技史上还没有一种学科可以与电子计算机的发展相提并论。人们根据计算机的性能和当时的硬件技术状况，将计算机的发展分成几个阶段，每一阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。 1.1第一阶段电子管计算机(1946～1957年) 1945年底，在美国首次研制成功人类第一台计算机，这台机器重30吨，占地面积达167平方米，加之它的工作原理，因此，人类后来的计算机并不是在这台机器的基础上发展起来的。 现代计算机理论的奠基人图灵。美国数学家冯．诺伊曼，在他的主持下，1949年诞生了第一台存储程序的计算机，又称第一代机，这台计算机为后来的计算机发展奠定了基础。 主要特点是： (1)采用电子管作为基本逻辑部件，体积大，耗电量大，寿命短，可靠性大，成本高。 (2)采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量。 (3)输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。(4)没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。 1.2第二阶段晶体管计算机(1958～1964年) 1959年，第一台晶体管计算机问世，由此，计算机进入了第二代。1964年，IBM第一代360系列计算机问世，这是第一代通用计算机，为研制这种计算机，IBM投资50亿美元，比二战期间美国政府投入到原子弹研究的钱(20亿美元)还要多；由此，计算机进入了第三代。 主要特点是： (1)采用晶体管制作基本逻辑部件，体积减小，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。 (2)普遍采用磁芯作为贮存器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器。 (3)开始有了系统软件(监控程序)，提出了操作系统概念，出现了高级语言。 1.3第三阶段集成电路计算机(1965～1969年) 主要特点是： (1)采用中，小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算速度有了更大的提高。 (2)采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯存储器，使存储器容量的存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。
超级计算机在世界及中国的发展 一．超级计算机介绍 超级计算机是一个相对的术语，指的是其在处理能力和计算速度上领先于当时其他所有的计算机。按照美国传统词典的解释，超级计算机是在一定时期内可以得到的一种最大的、运行速度最快的、功能最强的计算机。超级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。自20世纪70年代，世界上第一台超级计算机诞生以来，目前的超级计算机每秒进行上千亿次加法运算已经是很普通的事情。超级计算机之所以成为世界主要国家竞争的高技术热点，是因为从战略角度看，信息技术已经成为21世纪最重要的高技术之一，而作为信息技术前沿的超级计算机，作为一种战略资源，是一个国家综合国力的体现，对国家经济和社会发展具有战略影响。 二．超级计算机发展历史 第一台正式被称为超级计算机的机器——IBM Naval Ordnance Research Calculator 1954年到1963年在哥伦比亚大学被用于计算导弹弹道。这台机器诞生于微处理器问世之前，它的逻辑和算术部分占据了一间房间整整一面墙，它们由安装在电路中的真空管、电阻、电容和晶体整流器构成，具有1微秒的时钟速度，每秒能够执行大约1.5万次计算。 在整个70年代和80年代初期，超级计算机一直使用向量计算技术。这种技术对提高计算机运算速度十分有利，有利于流水线的充分利用，有利于多功能部件的充分利用。但由于时钟周期已接近物理极限，向量计算机的进一步发展已经不太可能。所以，要继续提高性能也就意味着必须投入多个CPU来同时为一个程序工作。在这样的背景下，一个全新的概念被提出来了，那就是大规模并行处理(MPP)，也是从这个时候，英特尔、IBM和SGI开始成为超级计算机领域的新贵。超级计算机也开始走上了真正的商用化道路。 1992年，英特尔推出Paragon超级计算机，它成为历史上第一台突破万亿次浮点计算屏障的超级计算机。紧接着,IBM的SP2、日立公司的SR2201和SGI
大型高性能https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html,系统架构设计大型动态应用系统平台主要是针对于大流量、高并发网站建立的底层系统架构。大型网站的运行需要一个可靠、安全、可扩展、易维护的应用系统平台做为支撑，以保证网站应用的平稳运行。 大型动态应用系统又可分为几个子系统： Web前端系统 负载均衡系统 数据库集群系统 缓存系统 分布式存储系统 分布式服务器管理系统 代码分发系统 Web前端系统
为了达到不同应用的服务器共享、避免单点故障、集中管理、统一配置等目的，不以应用划分服务器，而是将所有服务器做统一使用，每台服务器都可以对多个应用提供服务，当某些应用访问量升高时，通过增加服务器节点达到整个服务器集群的性能提高，同时使他应用也会受益。 该Web前端系统基于IIS/https://www.doczj.com/doc/fd1047679.html,等的虚拟主机平台，提供PHP程序运行环境。服务器对开发人员是透明的，不需要开发人员介入服务器管理。 负载均衡系统 负载均衡系统分为硬件和软件两种。硬件负载均衡效率高，但是价格贵，比如F5等。软件负载均衡系统价格较低或者免费，效率较硬件负载均衡系统低，不过对于流量一般或稍大些网站来讲也足够使用，比如lvs,nginx。大多数网站都是硬件、软件负载均衡系统并用。
数据库集群系统 由于Web前端采用了负载均衡集群结构提高了服务的有效性和扩展性，因此数据库必须也是高可靠的才能保证整个服务体系的高可靠性，如何构建一个高可靠的、可以提供大规模并发处理的数据库体系? 我们可以采用如上图所示的方案： 1)使用SQL数据库，考虑到Web应用的数据库读多写少的特点，我们主要对读数据库做了优化，提供专用的读数据库和写数据库，在应用程序中实现读操作和写操作分别访问不同的数据库。 2)使用同步机制实现快速将主库(写库)的数据库复制到从库(读库)。一个主库对应多个从库，主库数据实时同步到从库。 3)写数据库有多台，每台都可以提供多个应用共同使用，这样可以解决写库的性能瓶颈问题和单点故障问题。 4)读数据库有多台，通过负载均衡设备实现负载均衡，从而达到读数据库的高性能、高可靠和高可扩展性。 5)数据库服务器和应用服务器分离。 6)从数据库使用BigIP做负载均衡。
高性能计算机系统导论 ---------集群计算系统 （上海同济大学软件学院2003级王上丹：033290 姚雯：033347）摘要： 使用计算机集群系统进行并行计算是一种既经济又高效的解决方法，开发资源丰富，成本低廉。随着应用程序和各种计算对计算机性能要求的不断提高，集群系统将成为有效解决这以问题的可行的途径。本文主要通过对集群系统（设计原理，需要解决的问题，软硬件需求等）的分析和研究来学习体系结构中集群计算系统以及分布式计算的相关知识，并希望通过这样的学习，可以更好的理解和学习体系结构中的相关知识。 关键词： 集群系统；分布式计算；并行计算；体系结构；通信协议；SMP（对称多处理器）负载均衡说明： 本论文主要包括6个部分: 概述集群技术简介集群原理和实现集群技术支持（主要针对负载均衡）集群技术的机遇与挑战结束语 本文的目的是希望读者能对其有一个初步的了解，由于技术研究方面，所涉及的知识确实非常广泛，不可能一一叙述，面面俱到，故选取了其中可扩展性集群技术中的负载均衡的技术进行一个深入分析。 概述（前言） 随着科学技术的不断发展，计算机的性能有着飞速的发展，尤其是最近一、二十年间，计算机的性能几乎以成倍的速度在增长，我们不难发现，这样的发展的速度正由于相关科技（微电子，体系结构，纳米技术等）的限制而渐渐放慢，但是对于计算机性能的提高却从来没有停止过。所以必然面临这样的问题，当通过单处理机的性能提高无法满足不断提高的性能需求，就需要设计一种新型的，高性能的计算机系统。 在过去的几十年里，出现了许多支持高性能计算的计算机系统，最为普通的系统是： 大规模并行处理器（MPP）、对称多处理器（SMP）、Cache一致性的非统一内存访问（CC-NUMA）、分布式系统、集群系统（Cluster）。其中集群系统以其高性价比的突出特点成为一大研究热点。而本文主要讲述了集群系统这个体系系统。 早在20世界60年代，IBM公司就提出了集群计算系统，其基本的思想是将大型计算机连接起来通过合理的交互以共同完成某种并行计算。但是由于当时的各种技术的限制，特别是软硬件的成本较高，这种思想并不能很好的商业化。 直到20世界80年代，随着高性能低价位的微处理器，高速网络的和分布式软硬件工具的发展，集群计算系统才有了发展的物质条件。 最初的集群系统是为了获得高性能的计算系统，一方面不断增加处理器的运算速度以
计算机系统结构发展 计算机系统结构从1946年诞生开始一直在飞速发展，而硬件革命也使得系统结构经历了几次大的变革。如今的计算机系统结构在更多功能和更高性能上取得了突破。本文对计算机系统结构的历史发展进行了總结，并简要介绍了如今的计算机系统结构新技术和未来的发展趋势。 标签：计算机系统结构冯·诺依曼结构并行机多核数据流计算机 一、前言 现代计算机的发展历程可以分为2个时代：串行计算时代和并行计算时代。并行计算是在串行计算的基础上发展起来的。并行计算将一项大规模的计算任务交由一组相同的处理单元共同完成。在此期间，各处理单元相互通信与协作，从而获得更高的效率。体系结构的发展是每个计算时代到来的重要标志，其次才是基于该结构的系统软件（尤其是操作系统和编译软件）、应用软件的发展，最后随新问题的发生发展解决达到顶峰。 计算机体系结构是选择并相互连接硬件组件的一门科学和艺术，在人们不断探索研究的过程中，一直在追求计算机的功能、性能、功率以及花费的高度协调，以期达到各方面的最佳状态，在花费、能量、可用性的抑制下，实现计算机的多功能、高性能、低功率、少花费的一个新时代。根据当前体系结构的发展现状，要实现以上全部要求的一台计算机，还存在着诸多的限制条件，包括逻辑和硬件上的两方面限制条件。 现如今，随着其他领域，包括数据存储处理、计算机网络、移动平台等的飞速发展，给计算机体系结构的设计带来了新的挑战也提出了新的要求，除了需要解决历史发展中的遗留问题外，还需融入新的功能。总之，未来计算机系统结构的发展值得期待。 二、计算机体系结构的历史发展 计算机已有近70年的发展史，一般认为经历了5代的发展，主要都是以硬件技术的发展为标志的。其中最蓬勃的时期，当属1946年ISA计算机提出的最早时期到1972年CRAY_1问世的这一段时间，因为自此期间出现的技术及结构，几乎囊括了迄今为止所有的新技术、新结构。从1973年开始，因LSI/VLSI技术的发展和成熟，微处理器及微型计算机纷纷引入该技术，使得计算机技术一时间广泛应用于各个领域，于是计算机应用开始呈现出前所未有的繁荣景象。虽然如此，计算机的发展单从体系结构来看并没有发生革命性的变化，已被提出的体系结构和所谓非冯·诺依曼结构的并行处理，通常也没有完全脱离冯·诺依曼的基本思想，不过是多个冯·诺依曼部件的重复。人们尚需不断创新和努力，才有可能从本质上革新计算机体系结构。
1, 数据（Data）：是一些未经组织的事实、数字、文本、图像等的符号集合。数据是客观的。 数据的另一个定义：指存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。同一个信息也可以用不同形式的数据表示，例如，同样是星期日，英文用“Sunday”表示。 2,信息(Information)：广义地说，就是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的有意义的信号和消息。 狭义地说，信息是从数据中导出的知识，信息是主观的。3,信息与数据的区别与联系： 数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的知识，它可以影响到人们的行为、决策，或对客观事物的认知。 数据是客观的，信息是主观的，信息和数据在不同的背景下可以相互转化。 4,现代信息技术：在计算机、通信、微电子等技术基础上发展起来的信息技术信息技术核心:现代计算机技术、通信技术 信息技术IT（Information Technology）：一切与信息的收集、存储、处理、传输、应用等有关的各种技术 5,信息处理过程的每一个环节都是由计算机直接或间接参与完成的 ;信息社会也称信息化社会， 6,计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行
大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。 7,1937年英国数学家图灵(1912 -1954)提出了著名的“图灵机”的模型。 冯·诺依曼提出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算。 8,冯·诺依曼存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。9,埃尼克ENIAC：第一台真正意义上的数字电子计算机，ENIAC标志着电子计算机的创世，人类社会从此大步迈进了电脑时代 10,现代计算机发展史: 第一代计算机主要用于科学计算，只在重要部门或科学研究部门使用。电子管 第二代采用晶体管作为电子器件;在软件方面开始使用计算机算法语言。这一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理及工业控制。 第三代中、小规模集成电路为电子器件（百万~几百万次/秒;出现操作系统;出现了计算机技术与通信技术相结合的