电脑高性能计算理论基础

一、高性能计算基础:

1.1.高性能计算介绍

高性能计算（HPC）是一个计算机集群系统，它通过各种互联技术将多个计算机系统连接在一起，利用所有被连接系统的综合计算能力来处理大型计算问题，所以又通常被称为高性能计算集群。

高性能计算方法的基本原理就是将问题分为若干部分，而相连的每台计算机（称为节点）均可同时参与问题的解决，从而显著缩短了解决整个问题所需的计算时间。

通常，解决大型计算问题需要功能强大的计算机系统，而现在，随着高性能计算的出现，使这一类应用从昂贵的大型外部计算机系统演变为采用商用服务器产品和软件的高性能计算机集群。因此，高性能计算系统已经成为解决大型问题计算机系统的发展方向。 那么，什么样的大型问题最适合使用高性能计算系统呢？一般来说，高性能计算是为了实现在下列情况下的计算系统：

能够突破性能极限的计算。

单个高端计算机系统不能满足其需求的计算。

需要通过专门的程序优化最大限度提高系统的I/O、计算和数据传送性能的计算。

1.2.高性能计算的发展

1.2.1. 矢量对称多处理

上世纪80年代，由定制设计的软硬件和Fortran编译器组成的大型单片机系统占据着高性能计算的统治地位。该系统可以完成所需工作，但计算机的快速演进使其在几年内即被弃用。它没有遵循摩尔定律，昂贵的成本抑制了它的发展，它只能解决少数用户的计算需求，显然不能为大众所接受。

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