一、超算的緣由

隨著時代的發展，一些具有挑戰性的重要問題擺在人們面前。比如，全球氣象預報、高精度核爆模擬、流體湍流、人類基因組、半導體建模等等，對計算的時間、精度、吞吐率等提出了高要求。

就氣象預報而言，需要進行大氣建模，將大氣層劃分為三維區域單元，需要大量的計算量。增加計算速度的一種辦法是多處理機協同求解同一個問題，即並行編程。盡管各部分之間仍需要進行交互以及數據傳送，但仍能達到性能的改進。

超級計算則是基於這種原理，通過多處理機的使用加速求解以及在適當時間內求解。

二、超級計算機的架構分類

1、並行計算方式:SIMD、MIMD

2、存儲器:共享存儲(SM)、分布存儲(DM)

三、一些簡稱

多向量機----MVP

對稱多處理機----SMP

軟件定義網絡----SDN

四、並行編程方法

1、階段並行算法

2、分治並行算法

3、宏流水並行算法

4、主從並行算法

5、工作池並行算法

五、網絡通信

主流網絡互連技術包含以太網、FC、InfiniBand.

以太網特點：側重網絡協議的通用性，局域網和廣域網均遵循統一的以太網協議，並且隨著以太網速度超過FC,以太網開始走進存儲網絡。

InfiniBand誕生原因：彌補FC和以太網的缺點，滿足廣義網絡傳輸與存儲IO對網絡性能與智能性的需求，具備SDN屬性。

(1)InfiniBand架構

1、HCA----主機通道適配器

2、TCA----目標通道適配器

3、網絡交換機

4、路由器

5、網絡與連接模塊

線寬：4x、12x

速度分類：SDR、DDR、QDR

(2)InfiniBand優勢

1、最高性能

2、低延遲

3、高效率

4、可靠穩定的網絡互連

5、網絡整合實現更低功耗與成本

6、數據完整性

7、開放性

(3)網絡傳輸協議----RDMA(遠程內存直接訪問技術)

1、技術核心

①零拷貝技術

網卡可以直接與應用內存相互傳輸數據。

②內核旁路技術

當執行RDMA讀寫請求時，應用程序不需要執行內核調用就可以向網卡發送命令。

③協議卸載

在網卡硬件中部署可靠的傳輸協議，最大化用網卡實現必要的協議處理，消除通信對CPU資源的依賴。

六、高性能計算系統性能測評

1)指標

1、硬件

(1)節點型號及節點數

(2)互聯網絡：廠商、型號、主要配置、帶寬、延遲

(3)節點信息

①主要BIOS設置

②CPU：數量、型號、主頻、步進

②內存：類型、容量、速度、延遲

③硬盤：數量、型號、容量

④加速卡：型號、數量

⑤機箱電源：型號、功率

⑥機箱風扇：數量、位置、功率

2、軟件

(1)操作系統：型號、版本、主要設置

(2)編譯系統：型號、版本、主要編譯參數

(3)測試軟件：版本、所運行的工作負載、處理器

(4)開源軟件：編譯器版本、編譯選項、軟件庫版本

2)測試程序

1、內存性能測試程序Stream

2、通信性能測試程序OMB

3、浮點計算性能測試程序HPL

4、綜合性能測試程序HPCC

5、領域測試程序集NPB

6、領域測試程序集 IAPCM Benchmarks

7、領域測試程序集 Graph500 Benchmark

8、浮點計算性能測試程序 HPCG

初始超算