2024年6月7日发(作者：)

高性能计算系统

方案设计

第1章 需求分析

1.1 高性能计算的和大规模数据处理的应用

高性能计算作为一种先进的科研手段，在国内的应用发展很快，得到了普遍的重视,近

年来国家投入逐年加大。

高性能计算的应用条件已经成熟，表现在：

 价格相对低廉的高性能机群系统为高性能计算应用提供了物质基础；

 高性能计算应用的技术门槛逐渐降低;

 国家鼓励相关单位做高性能计算的研究,相关投入不断加大;

 很多高校的科研人员使用高性能计算手段，取得了很好的成果。

1.1.1 计算机架构

由于各学科高性能计算应用软件种类繁多，各种软件的应用特点也各不相同，对计算资

源的需求存在差别，方案的设计需要充分考虑到实际应用的特点.

作为高性能计算基础设施的核心,现代高性能计算机的发展从20世纪70年代的向量计

算机开始，也已经有了30年的发展历程.先后出现了向量机、多处理器并行向量机、MPP大

规模并行处理机、SMP对称多处理机、DSM分布式共享存储计算机、Constellation星群系

统、Cluster集群系统、混和系统等多种主体的架构，并分别在不同的时期占据着应用的主

流。

开放的Cluster集群系统具有较多的优势，已经占据了目前高性能计算机的主流位置，

在TOP500中占据了约80%的份额，在中小规模的高性能计算系统中更是占据统治地位.

1.1.2 软件的并行特点

按照应用程序是否为并行程序，可以分为如下几类：

 串行程序

程序运行中只有一个进程或线程。串行程序不能利用高性能计算机多个处理器的

并行特点，但可以同时运行程序的多个任务或算例.

 共享内存并行程序

程序运行中可以有多个进程或多个线程，可以使用多个处理器进行并行计算。但

这种并行程序不能在分布式内存的机群系统上运行.

 消息传递并行程序

消息传递式并行程序可以在所有架构的计算机上运行,可以同时使用数目很多的

处理器,以加速程序的运行.

在高性能集群系统上，各种程序都可以运行,可以使用集群系统的一个CPU，一个

节点或多个节点。

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