與往年相比，來(lái)自中國(guó)的新上榜的超算系統(tǒng)特并不是很多，但從系統(tǒng)上榜數(shù)量占比來(lái)看，中國(guó)仍舊以35%的占比領(lǐng)先其他國(guó)家和地區(qū)。

截至2020年，我國(guó)科技部批準(zhǔn)建立的國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心共有8個(gè)，分別是天津中心、廣州中心、深圳中心、長(zhǎng)沙中心、濟(jì)南中心、無(wú)錫中心、鄭州中心以及昆山中心。

對(duì)高性能計(jì)算的基本認(rèn)識(shí)

超級(jí)計(jì)算機(jī)是一種高性能計(jì)算（High Performance Computing，HPC）集群，集群由眾多計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，集群由眾多計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，由集群管理系統(tǒng)通過(guò)高速I(mǎi)B網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)將多個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)連接在一起，統(tǒng)一調(diào)度管理，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的計(jì)算功能。

首創(chuàng)者是有“高性能計(jì)算之父”之稱(chēng)的Seymour Cray。1964年，Seymour Cray研制的CDC 6600將多個(gè)普通的處理器連接起來(lái)開(kāi)展協(xié)同工作，隨后這種新型的高性能計(jì)算機(jī)逐漸代替原有的大型機(jī)，開(kāi)啟了高性能計(jì)算技術(shù)和產(chǎn)業(yè)多年的持續(xù)發(fā)展與繁榮。

20世紀(jì)90年代微處理器的出現(xiàn)，以及大量工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件的普及，以大規(guī)?；ミB多個(gè)通用乃至商用的計(jì)算部件的可擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)，創(chuàng)新主導(dǎo)了迄今為止的高性能計(jì)算發(fā)展。

由于在核爆模擬、油藏開(kāi)發(fā)、極端天氣預(yù)報(bào)等領(lǐng)域的極大價(jià)值，高性能計(jì)算被視為計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”，各國(guó)近年來(lái)陸續(xù)從國(guó)家層面啟動(dòng)研制計(jì)劃，包括美國(guó)的ECP、歐洲的EuroHPC、中國(guó)的高性能計(jì)算專(zhuān)項(xiàng)等E級(jí)超算相關(guān)研究專(zhuān)項(xiàng)也紛紛建立；“十四五”規(guī)劃和新基建等戰(zhàn)略，驅(qū)動(dòng)我國(guó)高性能計(jì)算中心建設(shè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，各級(jí)地方政府和企事業(yè)單位。高等院校都在積極建設(shè)和籌建高性能計(jì)算中心。

高性能計(jì)算機(jī)的核心是CPU，但并不是簡(jiǎn)單的CPU堆砌，在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、并行文件系統(tǒng)、存儲(chǔ)陣列等任何方面的欠缺，即使再多的CPU，也無(wú)法提高高性能計(jì)算機(jī)的性能。

隨著計(jì)算能力的增強(qiáng)、應(yīng)用課題規(guī)模和復(fù)雜度的增加，高性能計(jì)算機(jī)對(duì)并行文件系統(tǒng)等性能要求越來(lái)越高。

高性能計(jì)算的主要應(yīng)用及前景

高性能計(jì)算是一種通用算力，在底層芯片性能要求上高于普通的數(shù)據(jù)中心和智算中心。算力中心有數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算中心、智算中心，它們都可以用云的形式來(lái)提供服務(wù)。以實(shí)現(xiàn)人工智能需求為例，推理、訓(xùn)練和模擬為AI的三類(lèi)主要任務(wù)。

高性能計(jì)算主要應(yīng)用場(chǎng)景包括飛行器設(shè)計(jì)、核模擬實(shí)驗(yàn)、星云模擬、解密碼等數(shù)值模擬場(chǎng)景，以及大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)和人工智能等數(shù)據(jù)分析場(chǎng)景。由于涉及敏感科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)用，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)出口高性能計(jì)算十分謹(jǐn)慎，甚至采取打壓和制裁措施來(lái)抑制別國(guó)的發(fā)展。

一直以來(lái)，全球超算TOP100以HP、IBM等公司為主。隨著高性能計(jì)算的發(fā)展，尤其是使用成本的不斷下降，其應(yīng)用領(lǐng)域也在向更廣泛的國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)快速擴(kuò)張，如生物醫(yī)藥、基因測(cè)序、動(dòng)漫渲染、金融分析以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等等，目前，算力服務(wù)、高性能計(jì)算中心、人工智能、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域是高性能計(jì)算的主要用戶(hù)，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)特別是AI領(lǐng)域增長(zhǎng)強(qiáng)勁。國(guó)內(nèi)企業(yè)聯(lián)想、曙光和浪潮捕捉到了機(jī)會(huì)，得到了快速發(fā)展并紛紛登榜TOP100，其市占率分列全國(guó)前三。

2021年3月，“十四五規(guī)劃”中明確提出，要“加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)和大數(shù)據(jù)中心集群，建設(shè)E級(jí)和10E級(jí)超級(jí)計(jì)算中心”，根據(jù)規(guī)劃，合肥、蘭州、廈門(mén)、太原等地多地都將陸續(xù)建立高性能計(jì)算中心，而“東數(shù)西算”工程的落地，有望進(jìn)一步促進(jìn)西部地區(qū)發(fā)展高性能計(jì)算中心。2022年2月，發(fā)改委批復(fù)同意在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。

“十四五”規(guī)劃、新基建以及東數(shù)西算工程，驅(qū)動(dòng)高性能計(jì)算進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。

從計(jì)算到存儲(chǔ)，高性能計(jì)算突破“最后一公里”

對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，高性能計(jì)算的核心是計(jì)算。這是因?yàn)樵缙鹩?jì)算能力存在明顯的不足；而如今，伴隨著異構(gòu)計(jì)算越來(lái)越多的應(yīng)用，加上GPU、FPGA、ARM等諸多架構(gòu)芯片的出現(xiàn)，計(jì)算效率呈指數(shù)級(jí)提升，而高速網(wǎng)絡(luò)也讓這些計(jì)算成果讓數(shù)據(jù)本身能夠發(fā)揮更大的價(jià)值，許多應(yīng)用中存儲(chǔ)成為了瓶頸；也就是說(shuō)，在計(jì)算能力的飛速提升和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高帶寬低延遲進(jìn)入新階段的今天，與之相適應(yīng)的就是存儲(chǔ)應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)海量可擴(kuò)展與智能化的數(shù)據(jù)管理。

以8K高清視頻為例，其碼流為400～2000Mbps，每小時(shí)視頻占用空間高達(dá)5～10TB。北京2022冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)是全球首次規(guī)?；褂?K視頻技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)播和報(bào)道的體育賽事，2400小時(shí)節(jié)目文件共計(jì)占用了3PB的存儲(chǔ)量；復(fù)旦大學(xué)類(lèi)腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院在探秘大腦工作和發(fā)病機(jī)制過(guò)程中，采用國(guó)內(nèi)目前場(chǎng)強(qiáng)最高的活體磁共振機(jī)器，以16個(gè)節(jié)點(diǎn)、PB級(jí)存儲(chǔ)空間起步，并隨著研究數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)容量線性擴(kuò)展；設(shè)在亦莊的自動(dòng)駕駛汽車(chē)實(shí)驗(yàn)基地，每天存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)超過(guò)300PB，未來(lái)投入商業(yè)應(yīng)用后，一個(gè)城市眾多的車(chē)輛將產(chǎn)生ZB級(jí)數(shù)據(jù)，為存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的商機(jī)。

容量帶來(lái)的難題可以通過(guò)增加存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)解決，但更重要的是存儲(chǔ)效率。而業(yè)務(wù)場(chǎng)景不同，對(duì)于存儲(chǔ)的需求也各不相同，衡量存儲(chǔ)行業(yè)性能的“風(fēng)向標(biāo)”呼之欲出。于是，自2017年11月開(kāi)始，美國(guó)和德國(guó)的SC大會(huì)上除了發(fā)布TOP500榜單，還發(fā)布一套名為IO500的榜單；IO500能夠以接近真實(shí)應(yīng)用的情況體現(xiàn)系統(tǒng)存儲(chǔ)性能差異備受青睞：上一期的IO500成績(jī)中，位居IO500總榜榜首和10節(jié)點(diǎn)榜單榜首的是華為Atlas 900服務(wù)器并運(yùn)行在麒麟系統(tǒng)之上的“鵬城云腦Ⅱ”。

對(duì)于傳統(tǒng)高性能計(jì)算應(yīng)用來(lái)說(shuō)，無(wú)論是生物基因、高能物理還是流體力學(xué)、視頻處理等多種科研應(yīng)用都會(huì)利用到海量數(shù)據(jù)，而提升數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間和利用率就能夠更好的提升高性能計(jì)算的發(fā)展。

2022全球閃存峰會(huì)即將召開(kāi)，“高性能數(shù)據(jù)管理與存儲(chǔ)系統(tǒng)論壇”將邀請(qǐng)清華大學(xué)副教授、智源青年科學(xué)家翟季冬，國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心總工程師、湖南大學(xué)教授唐卓，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副教授李永坤，華中科技大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師劉海坤，國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副研究員馬勝等專(zhuān)家出席論壇發(fā)表精彩演講，敬請(qǐng)關(guān)注！

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