一文搞懂让你懵圈的超级计算机：真的不是堆CPU就行

6 月 18 日，在德王法兰克福进行的国际超等计较大会（ISC）上发布了最新一期的超等计较机前 500 强榜单。

本次入门的超等计较机门槛很是高，初次所有高出 1PFlops (每秒一万万亿次浮点运算)，这是环球超等计较机 500 强榜单宣布 26 年以来的一次汗青性打破。

在这份 500 强的榜单中，中国的超等计较机数目达 219 台，数目位居天下第一，个中 173 台来自遐想，71 台来自海潮，63 台来自曙光。

对付平凡人来说，泛泛鲜有机遇打仗到超等计较机，因此对付超等计较机的领略也处于一孔之见的状态中。为此，腾讯科技摘取多位知乎专业答主的内容，并稍加清算，通过一篇文章让你彻底搞懂超等计较机。

超等计较机的焦点技能是什么？——知乎答主张竞扬

CPU 是超等计较机的重要构成部门，但不是超等计较机技能的所有。收集上一些人将 CPU 技能等同于超等计较机技能，以为假如没有自主的 CPU，就没有把握焦点技能。

这种说法并禁绝确。现实上，相对付申显著赫的 CPU，冷静无闻的系统布局计划才是一向被公共和媒体忽略的要害技能。举例来说，曙光星云回收了自主研发的超并行处理赏罚系统布局、神威蓝光超等计较机回收了大局限并行处理赏罚系统布局、天河 1 号回收了多阵列可设置协同并行系统布局、天河二号回收了自主创的新型异构多态系统布局。

系统布局计划手段有多重要呢？打个例如，假如说超等计较机是一只部队，那么系统布局计划就是部队的汗青传承、庆幸传统、组织打点程度、军究竟习程度、兵器设备、后勤手段、高级将领的计谋批示程度和中基层军官的战术批示手段，而 CPU 则是部队的士兵。

另外，超等计较机不是简朴的 CPU 堆砌。由于堆 CPU 也是一个技能活，系统布局计划的欠好，高速互联收集做的不可，体系软件做的欠好，储存列阵做的不可，纵然堆再多的 CPU，超等计较机的机能也上不去。简朴粗暴的堆砌 CPU 基础不行能制造出一台超等计较机，更不要说是能与天河 2 号相对抗的超等计较机。

其它，哪怕把握了正确的堆砌 CPU 的要领，也不是单凭靠堆 CPU 数目就能得到一台能与天河 2 号相对抗的超等计较机。缘故起因安在? 由于超等计较机建树不是简朴的搭积木式的堆砌 CPU——即便堆砌了海量的计较卡，但受制于其他方面，好比高速互联网的技能程度而导致无法达到理论计较机能。

详细来说，高速互联收集的难点在于超等计较机的计较节点之间传输的数据量庞大，耽误要求严酷，当互联收集服从不敷，就会导致数据拥堵，大幅低落超等计较机整机体系服从。而超等计较机的计较节点越多，对互联收集的要求也就越高。因此，纵然想通过堆砌 CPU 来晋升运算手段，也会受限定互联收集的机能，造成这种做法并不能无控制的晋升超等计较机的机能——受限于诸如互联收集以及其他方面的瓶颈，整机服从被拉低，导致现实机能并没有由于堆砌了更多的 CPU 而有所进步。

其它，堆砌过多的 CPU 还存在功耗过大、机箱体积过大等题目，很是倒霉于日后的运营维护和行使，在超等计较机市场根基不具备市场竞争力。

在软件体系方面，节制少量计较节点和节制大量计较节点对软件体系的要求近乎于天差地别。软件体系必需担保每个超等计较机计较节点的机能被施展到最大才气充实发掘出硬件上的潜力。不然，就会影响超等计较机的整机服从。

因此，假如没有一个好的系统布局，那么 CPU 的机能将无法所有施展出来，并且堆砌的 CPU 数目越多，整个体系就越伟大，对高速互联收集、存储列阵、监控体系、冷却体系和软件方面的要求也就越高，整机服从的晋升也就越难。而系统布局计划手段程度不足高的环境下，纯真堆砌 CPU 数目，反而会低落整机服从，无法晋升整机机能。

超等计较机与平凡计较机有哪些区别？——知乎答主小侯飞氘

超等计较机没有那么隐秘，就是个计较器材。你输入计较前提，它给你输出计较功效。和买菜用的计较器是一样一样的，只是局限上有区别罢了。

家用电脑一样平常只有一颗 CPU（GPU 同理），每颗 CPU 内一样平常只有2~8 个物理焦点。而一样平常的超等计较机有成千上万颗 CPU，每颗 CPU 内一样平常有几十个物理焦点。

这么多 CPU 虽然不是拿来供暖的，而是为了通过并行计较，完成沉重的计较使命的。举个例子，在航行器制造规模，常常要计较飞机四面氛围的活动，以及航行器自己的受力环境。最常用的计较要领是把氛围、机体支解成一个个小块块，别离计较每个小块的行为和受力，再整合起来获得整体的行为和受力环境。

一样平常来说，支解的越风雅，每个小块越小，计较越精确。而鱼与熊掌不行兼得，支解的越风雅，计较劲也越大。

若是要把一个 1 的立方体分成 1 的小方块，那么就要对 10 亿个小方块举办计较。假如用单个 CPU 焦点，必要持续做 10 亿次运算，算完备个进程也许要花上一天。而假若有 10 个 CPU 焦点，那就可以把这 10 亿个方块分成 10 份，每个 CPU 焦点只要计较 1 亿个方块，然后把获得的功效整合起来就行。这样约莫能快上 10 倍，两个小时就能算完了。

在科研和工程规模，有许很多多这样的计较使命，譬喻原子基天性子的量子力学计较、药物回响进程的分子动力学模仿、黑洞碰撞的相对论模仿、大气行为和气候变革的猜测、桥梁计划中的受力计较……这些伟大的题目，假如用单个 CPU 焦点计较，也许要花上几个月乃至是几年才气获得功效。这么长的计较时刻是难以接管的，以是我们必要用多个 CPU 焦点举办并行计较以进步服从，集成大量 CPU 于一身的超等计较机天然就应需而生了。

超等计较机都被用来做什么？——知乎答主史中

举几个例子：

1、“核模仿”就必要高机能计较

核回响是一个链式回响，原子裂变之后会影响到周围的原子，周围的原子又会影响它们周围的原子，对付这些原子举动模仿所必要的计较数目级，就敏捷酿成了指数型的相关。

这就必要很是强盛的超等计较机才气举办模仿。并且，要知道这种模仿对付计较力的要求是没有上限的。计较手段越强，模仿就能举办得更精准，从而可以或许发明更深层的纪律。

天气猜测也是高机能计较的一个庞大的应用偏向。

2、天气猜测同样必要高机能计较

天气猜测，普及来看就是对环球气流、洋流等等的猜测，范围来看就是气候预告。气候预告的根基道理，就是通过情景卫星捕获舆图上每一个点的云层友善流行为轨迹，然后通过大量的计较推导出他们将来的走向。

要知道，纵然是本日，对付气候的预告，精度都难以到达 80% 以上。可是，你必然能感受到，此刻的气候猜测已经比你小时辰精确得多。这就是由于我们此刻的高机能计较手段大幅进步了。

举个例子，之远情景计较的粒度是 1 个经纬度，或许是 111 公里，而此刻我们情景计较的精度已经细到了 3 公里，情景科学家们已经把精度进步到 1 公里。这样的精度晋升，对付计较力的要求然则指数级的。

3、视频渲染也是高机能计较的需求“大户”

（编辑：湖南网）

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