把准高性能计算时代脉动
高性能计算被视为计算机科学与工程的“皇冠”。近年来,各国频繁启动国家层面的研发计划。所谓的高性能计算,其与一般计算相比,本质特征在于“算力聚合”,它的计算能力比一般计算机的计算能力要高出一个数量级。高性能计算通过聚合结构,使用多台计算机和存储设备,以极高速度进行计算,帮助人类探索科学、工程及社会领域中的一些世界级重大难题。
高性能计算的发展历史。1964年控制数据公司推出了CDC6600计算机。该型号计算机由西摩·克雷设计,综合采用了当时多项领先的技术,包括硅晶体管、多功能单元并行技术、专用I/O处理机等。CDC6600每一秒能执行三百万条指令,与当时其他型号的计算机相比,至少快3倍以上,其在算力的统治地位保持了5年之久。自此,高性能计算成为一个新术语,CDC6600通常被认为是第一台高性能计算机,西摩·克雷也被公认为“高性能计算机之父”。
自诞生以来,高性能计算的发展可以大致划分为四个阶段。
第一个阶段是“向量机时代”,伴随着1975年Cray-I计算机的问世,向量机成为高性能计算机的主流,向量部件、向量流水线、向量化、向量编译等向量化技术蓬勃发展。
第二个阶段是“并行处理时代”,在20世纪80年代后期,使用分布式内存的大规模并行计算在高性能计算领域大行其道。思维机器公司在1985年推出的CM-1是一台典型的大规模并行计算机,每个CM-1微处理器都配有4K比特随机存取存储器,基于超立方体的阵列被设计为同时对多个数据点执行相同的操作,即以单指令、多数据方式执行任务。CM-1最高可装配65536个独立处理器,每个处理器都非常简单,一次处理一位。在这个阶段中,并行向量机、对称多处理机、非一致性存储结构等技术迅速发展。