應用為王 超算就是簡單的CPU堆積嗎？

2025-05-13 09:59:08

    泡泡網CPU頻道5月16日 超級計算機（supercomputer），通常是指聚集數以千計萬計甚至更多的處理器（機）能夠執行一般個人電腦和伺服器無法處理的大信息量高速運算的計算機。

    如果把普通計算機的運算速度比做成人走路，那麼超級計算機就達到了火箭的速度。

    超級計算機非簡單的CPU堆積

    超級計算機需要很多專有的技術來保證眾多的處理器(機)一起協同並行處理，它不是簡單的CPU的堆積。超級計算機的發展經歷了從向量機、對稱多處理機、大規模並行處理機到目前主流的集群的體系結構的變化。

超算Top 10

    集群架構是利用高速通信網絡將專用於超級計算的計算節點伺服器組進行互聯，在並行程序設計與可視化人機互動集成開發環境的支持下，統一調度協同處理，來實現大量CPU計算能力的高效並行工作。

    超級計算涉及的關鍵技術非常多，包括適用於超級計算的多/眾核處理器技術、高速大容量的數據緩存技術、能夠處理大量並發請求的低延遲高帶寬的網際網路技術、以及低能耗的降溫散熱技術等等。

    現在，人們已不滿足於CPU的計算能力，正在發展輔助CPU進行計算的異構加速計算技術，可以令超級計算系統的計算能力在同等功耗下得到成倍的提升。

    此外，實現超級計算還需要能夠將上述先進硬體組織起來共同計算的並行程序開發技術和監控管理、作業調度的技術。

    超級計算，應用為王。如何將上百萬的處理器核心統一調度，並令應用程式能夠將計算任務有效地分配在眾多計算核心上，提升利用效率，是提升硬體指標之外超級計算領域關注的另一技術焦點。

    可應用於油氣勘探、新能源等多個領域

    超級計算機的應用已不局限於基礎科學研究領域，它正在經濟建設、社會發展、人民生活的方方面面發揮著重要作用。

    油氣勘探、新能源、飛機設計優化、大型流體機械節能、汽車碰撞模擬、高速列車設計、大型工程項目的模擬仿真等都有超級計算的用武之地。

    超級計算也和人民生活息息相關，精準數值天氣預報、基於計算機模擬的新藥發現、減災防災、環境汙染治理、大規模信息服務、數據挖掘與知識發現、數字媒體與文化創意等都需要超級計算機的鼎力相助。

    打個比方，近期我國南方多省市遭受暴雨洪澇災害，如果我們有足夠強大的超級計算機和更精確的數值氣象預報軟體、更豐富的氣象觀測資料結合，那麼一方面可以更精準地預報暴雨到來的時間、區域分布和降水預測，比如下午3點到4點某1平方公裡範圍區域的降水量會達到300毫米等，讓公眾做好準備；另一方面，也能結合特定區域的城市建築、地質構造、市政設施等情況，去預測分析這樣的降水量如何進行防災減災應對。

    從這個意義上來看，超級計算機真能應用好的話，可能未來自然災害還是會發生，但造成的災害損失就會小很多。

    超級計算機的商業價值主要體現在使用超級計算機研發出來的成果，推動產生巨大的社會和經濟價值。比如過去傳統的新藥開發過程中需要對新藥潛在化合物進行實驗篩選，一種新藥從研發、實驗到批准進入臨床需要至少十幾年甚至幾十年以上的時間，而在引入超級計算機後可以對數以萬計的潛在化合物進行計算機快速篩選，從而大幅縮短篩選周期提高篩選命中率，從而加速新藥研發成功並快速進入臨床，從而為人類疾病提供更豐富的治療方案，新藥銷售也為製藥公司創造更多商業價值。■