超級計算機

　　現(xiàn)有的超級計算機運算速度大都可以達到每秒一兆（萬億，非百萬）次以上。“超級計算”（Supercomputing）這名詞第一次出現(xiàn)，是在1929年《紐約世界報》關于IBM為哥倫比亞大學建造大型報表機（tabulator）的報導。

　　1960年代，超級計算機由希穆爾·克雷（Seymour Cray）在Control Data Corporation里設計出來并領先市場直到1970年代克雷創(chuàng)立自己的公司──克雷研究。憑著他的新設計，他控制了整個超級計算機市場，并占據(jù)顛峰位置長達五年（1985-1990）。到了1980年代，正值小型電腦市場萌芽階段，大量小型對手加入競爭。在1990年代中期，很多對手受不了市場的沖擊而消聲匿跡。今天，超級計算機成了一種由像IBM及惠普等大型電腦公司所特意設計的電腦。雖然這些公司通過不斷并購其他公司而增強了自己的經(jīng)驗，克雷研究依然是超級計算機領域的巨頭之一。

　　歷史

　　“超級計算機”一詞并無明確定義，其含義隨計算機業(yè)界的發(fā)展而發(fā)生變化。早期的控制數(shù)據(jù)公司機器可達十倍速于競爭對手，但仍然是比較原始的標量處理器。到了1970年代，大部分超級計算機就已經(jīng)是矢量處理器了，很多是新進者自行開發(fā)的廉價處理器來攻占市場。1980年代初期，業(yè)界開始轉(zhuǎn)向大規(guī)模并行運算系統(tǒng)，這時的超級計算機由成千上萬的普通處理器所組成。1980年代中葉，將適量的矢量處理器（一般由8個到16個不等）聯(lián)合起來進行并行計算成為通用的方法。1990年代以后到21世紀初，超級計算機則主要由基于精簡指令集的處理器（譬如PowerPC、PA-RISC或DEC Alpha）互聯(lián)進行并行計算而實行。

　　用途

　　超級計算機常用于需要大量運算的工作，譬如天氣預測、氣候研究、運算化學、分子模型、天體物理模擬、汽車設計模擬、密碼分析等。

　　通用超級計算機的類型

　　大致上可以分為三種：

　　矢量處理機器能為大量數(shù)據(jù)同時進行同樣的運算。

　　叢集式處理器特別創(chuàng)建連接處理器及記憶體的通信網(wǎng)絡，非均勻訪存模型就是最常見的。最快的超級計算機就是使用這個科技。

　　商品電腦叢集使用高帶寬低延誤的網(wǎng)絡來連接大量普通商品電腦，建設成一個電腦簇。

　　根據(jù)摩爾定律及經(jīng)濟規(guī)模，一個現(xiàn)代的桌面電腦比15年前的超級計算機有更高性能，皆因某些超級計算機的設計已經(jīng)放在桌面電腦內(nèi)。再者，簡單芯片的開發(fā)及生產(chǎn)成本比特意設計給超級計算機的更便宜。

　　超級計算機所處理的問題都適合并行化，當中減少處理單元之間的資料傳送量。因此，傳統(tǒng)的超級計算機可以被電腦叢集所代替。

　　最快的超級計算機

　　TOP500列表排名世界上最快的500臺超級電腦，而中國則以“中國TOP100排行榜”排名境內(nèi)頭100臺最快的超級電腦。

　　速度單位

　　超級計算機速度以每秒浮點運算次數(shù)“FLOPS”（floating-point operations per second）來作量度單位，常見的表示電腦中的峰值或速度用的單位英漢對照如下：

　　一個MFLOPS（megaFLOPS）等于每秒100萬（=106）次的浮點運算

　　一個GFLOPS（gigaFLOPS）等于每秒10億（=109）次的浮點運算

　　一個TFLOPS（teraFLOPS）等于每秒1萬億（=1012）次的浮點運算

　　一個PFLOPS（petaFLOPS）等于每秒1千萬億（=1015）次的浮點運算

　　一個EFLOPS（exascaleFLOPS）等于每秒100億億（=1018）次的浮點運算

　　此外，由于浮點積和熔加運算或乘積累加是兩次的浮點運算（每條FMA指令包括加/減及乘），因此當處理器支持FMA指令時，峰值是兩倍每秒所能運行FMA指令的數(shù)目。

　　目前最快的超級計算機

　　截止到2014年11月，世界上運算速度最快的超級計算機是，由中國人民解放軍國防科學技術大學等單位研制的天河二號，它每秒能完成5億億次運算。雙精度浮點運算峰值速度達到每秒5.49億億次，Linpack（國際上流行的用于測試高性能計算機浮點計算性能的軟件）測試性能已達到每秒3.39億億次。