看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络
什么是计算机网络局域网常见的计算机网络局域网技术有哪些
什么是计算机网络局域网常见的计算机网络局域网技术有哪些计算机网络局域网（Local Area Network，LAN）是指在地理范围较小的范围内，由计算机、服务器、交换机等网络设备组成，通过局域网技术进行连接和通信的网络形式。
它可以用于家庭、办公室、学校等小范围的网络环境中，为用户提供资源共享、信息传输等功能。
常见的计算机网络局域网技术有以太网、Wi-Fi、局域网虚拟化等。
一、以太网以太网是最常用的局域网技术之一，基于以太网技术的局域网速度通常为10Mbps、100Mbps或1000Mbps。
以太网使用双绞线作为传输介质，采用CSMA/CD（载波侦听多路接入/冲突检测）技术进行数据传输，具有简单、稳定、成本低廉等优点。
以太网常用于家庭网络、小型办公室等场景。
二、Wi-FiWi-Fi是一种无线局域网技术，通过无线信号进行数据传输和通信。
Wi-Fi技术基于IEEE 802.11系列无线标准，可以提供高速无线网络连接。
Wi-Fi技术广泛应用于家庭、学校、咖啡厅、酒店等场所，用户可以通过Wi-Fi无线接入点（Access Point，AP）连接到无线局域网并访问互联网。
三、局域网虚拟化局域网虚拟化是一种将物理局域网划分为多个逻辑局域网的技术。
通过虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）技术，可以实现逻辑上的隔离和分割，提高网络的安全性和灵活性。
VLAN技术基于交换机进行配置和管理，可以将不同的用户、部门或应用划分到不同的虚拟局域网中。
四、局域网交换技术局域网交换技术是指使用交换机进行局域网数据转发和通信的技术。
与传统的集线器相比，交换机能够基于MAC地址进行数据帧的转发，提高了局域网的传输效率和安全性。
常见的局域网交换技术包括以太网交换、虚拟局域网交换等。
五、局域网安全技术局域网安全技术是保护局域网网络安全的一系列技术手段。
常见的局域网安全技术包括网络防火墙、入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）、入侵防御系统（Intrusion Prevention System，IPS）等。
《高性能计算技术》练习题word精品文档13页
高性能计算与云计算练习题1. 解释以下基本概念●HPC, HPCC, Distributed computing, Cloud computing●MIMD, SIMD, SISDHPC:High Performance Computing 高性能计算，即并行计算。
在并行计算机或分布式计算机等高性能计算系统上所做的超级计算。
HPCC：High Performance Computing and Communication 高性能计算与通信。
指分布式高性能计算、高速网络和Internet的使用。
Distributed computing：分布式计算。
在局域网环境下进行的计算。
比起性能来说，它更注重附加功能。
一个计算任务由多台计算机共同完成，由传统的人和软件之间的交互变成软件和软件之间的数据交互。
Cloud computing：云计算（Cloud Computing）是一种新兴的商业计算模型。
它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。
MIMD：多指令多数据流。
每台处理机执行自己的指令，操作数也是各取各的。
SIMD：单指令多数据流。
所有“活动的”处理器在同一时刻执行同一条指令对多个数据流进行操作。
SISD：单指令单数据流。
传统的串行处理机。
CPU执行单一的指令流对单一的数据流进行操作。
2. 试比较PVP、SMP、MPP、DSM和Cluster并行机结构的不同点，以典型系统举例说明。
3. 列出常用静态和动态网络的主要参数（节点度、直径、对剖带宽和链路数）以及复杂度、网络性能、扩展性和容错性等。
常用的标准互联网络有哪些？答：静态网络（Static Networks）是指处理单元间有着固定连接的一类网络，在程序执行期间，这种点到点的链接保持不变；动态网络（Dynamic Networks）是用交换开关构成的，可按应用程序的要求动态地改变连接组态。
了解不同类型的计算机网络
了解不同类型的计算机网络计算机网络是指通过通信设备将地理位置不同的计算机连接起来，实现信息与资源的共享和传递。
它广泛应用于各个领域，包括互联网、局域网、广域网等。
本文将介绍一些常见的计算机网络类型，以及它们的特点和应用。
一、局域网（Local Area Network，LAN）局域网是指在相对较小的地理范围内建立起来的网络。
它通常由一个建筑物、办公室、校园或个人家庭组成。
局域网的传输速度较高，延迟较低，可用于共享文件、打印机、数据库等资源。
典型的局域网技术包括以太网和无线局域网（WLAN）。
以太网是最常见的局域网技术，通过双绞线或光纤连接计算机、交换机和路由器。
它具有灵活性高、成本低、传输速度快等特点。
无线局域网则通过无线信号连接设备，适用于移动性要求较高的场景。
二、城域网（Metropolitan Area Network，MAN）城域网是指覆盖一个城市范围内的网络，连接多个局域网或广域网。
它通常由光纤网路和无线连接组成，提供更大的带宽和传输速度。
城域网可用于公共交通系统、城市监控、智能电网等领域，提供数据传输和交流。
三、广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是指覆盖广大地理范围的网络，可以跨越城市、国家甚至跨洲际。
广域网通常由多个局域网、城域网和Internet连接而成。
它的传输速度和带宽较低，但覆盖范围广。
广域网常用于跨地域的办公、远程教育、远程医疗等领域。
四、互联网（Internet）互联网是最为人熟知的计算机网络，它是全球性的网络系统，连接着世界各地的计算机。
互联网采用分组交换的方式传输数据，以TCP/IP协议为基础。
互联网提供了海量的信息和资源，支持电子邮件、网页浏览、在线购物等各种应用。
五、无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）无线传感器网络是由大量的分布式传感器节点组成的网络。
这些节点可以感知、采集环境中的信息，并通过无线通信方式传输给其他节点或者基站。
计算机网络3种通信方式
计算机网络3种通信方式计算机网络是指将分散的计算机系统以及其他设备通过通信线路连接起来，形成一个统一的信息交换系统。
在计算机网络中，数据传输是其中最重要的一环。
数据传输的方式有很多种，本文将介绍并分析计算机网络中常用的3种通信方式。
一、电路交换电路交换是一种面向连接的通信方式，它在传输数据之前，先建立一条从源节点到目标节点的通信路径，通常是通过一个交换设备来完成。
在电路交换方式下，通信的双方会占用一条独享的传输线路，在通信过程中始终保持连接状态，直到通信结束才会释放连接。
电路交换的主要优点是通信稳定、传输延迟低。
由于通信路径已经建立，数据传输过程中不需要考虑如何找到目标节点，因此数据传输的效率较高。
然而，电路交换方式的缺点是当通信链路中的某个节点故障时，整个通信链路会中断，通信效果受到影响。
二、分组交换分组交换是一种面向消息的通信方式，它将要传输的数据划分成一个个较小的数据包，每个数据包都包含完整的源地址和目标地址信息。
在传输过程中，数据包可以通过不同的传输链路独立传输，并且不需要事先建立连接。
分组交换的主要优点是通信灵活、传输效率高。
由于数据包可以在传输过程中通过不同的传输链路进行传输，因此对传输链路的要求相对较低，通信效果相对更好。
同时，由于传输的数据包可以根据实际情况进行动态分配，因此传输效率较高。
然而，分组交换方式的缺点是数据包在传输过程中会有一定的延迟，且数据包可能会因为网络拥塞而丢失。
三、消息交换消息交换是一种面向内容的通信方式，它将要传输的数据划分成一个个消息，并且每个消息都包含了相应的控制信息。
在传输过程中，消息通过网络传输并且根据控制信息被路由到目标节点。
消息交换的主要优点是通信灵活、控制能力强。
通过控制信息的传递，可以在传输过程中对消息进行优先级的控制、错误的检测和纠正等操作，以提高通信的质量和可靠性。
然而，消息交换方式的缺点是由于消息携带了较多的控制信息，因此在传输过程中会占用较大的带宽，使得传输效率相对较低。
计算机网络的分类
计算机网络的分类计算机网络是指通过通信设备互相连接起来的计算机系统，它们可以进行信息的分享、通信和合作。
根据不同的标准，计算机网络可以分为多个分类，如下所述。
一、按地理范围划分1. 局域网（Local Area Network，LAN）局域网是指在一个相对较小的地理范围内，如一个办公楼、一栋大楼或一个校园内的计算机网络。
局域网的特点是高速传输速率、低延迟和高安全性。
2. 广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是指在较大范围内连接各种地理位置点的计算机网络，例如连接不同城市或不同国家的网络。
广域网的传输速率相对较低，但能跨越较长的距离。
3. 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）城域网是介于局域网和广域网之间的一种网络类型，它连接了一个城市中的各个局域网，并提供较高的传输速率和较大的覆盖范围。
4. 个人区域网（Personal Area Network，PAN）个人区域网是指用于个人设备之间的短距离通信的网络，例如蓝牙技术。
个人区域网通常用于连接个人电脑、智能手机、平板电脑等设备。
二、按拓扑结构划分1. 总线型拓扑总线型拓扑是一种线性结构的网络，所有设备通过一根共享的传输线连接起来。
当其中一个设备发送数据时，其他设备可以监听并选择性地接收数据。
2. 星型拓扑星型拓扑是指所有设备都连接到一个中央节点，中央节点起到调度和分发数据的作用。
当其中一个设备发送数据时，数据会经过中央节点发送给目标设备。
3. 环型拓扑环型拓扑是指所有设备通过一条环形路径连接起来，每个设备都连接到它前后的两个设备。
当其中一个设备发送数据时，数据会从环上的每个设备依次传递，直到到达目标设备。
4. 网状拓扑网状拓扑是指所有设备都通过多条物理路径连接起来，设备之间可以直接通信而不需要经过中央节点。
网状拓扑具有高度的冗余和容错性。
三、按网络使用范围划分1. 公网公网是指可以被公众访问的网络，例如互联网。
计算机网络原理填空题及答案
计算机网络原理填空题1.10BASE－T 标准规定的网络拓扑结构是星型，网络速率是 10Mbps，网络所采用的网络介质是双绞线，信号是基带。
2.常用的网络操作系统有 windowsNT、 Netware 和 Unix 。
3.国内最早的四大网络包括原邮电部的 ChinaNet 、原电子部的 ChinaGBN、教育部的CERnet ( 或中国教育科研网 ) 和中科院的 CSTnet。
4. 在 TCP/IP 中，负责将 IP 地址映像成所对应的物理地址的协议是ARP地址解析协议。
5.中采用的物理层协议标准是。
6.物理层主要描述传输介质接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
7.根据通信站在物理链路中的功能特点，高级数据链路控制规程把通信站分为主站、从站和组合站三类。
8.通信控制规程可分为两大类，即面向字符型和面向位型。
9.会话层的基本功能是向表示层提供建立和使用连接的方法。
10. TCP/IP是当今网络互连的核心协议，它的最主要目标是实现网络互连。
11.局域网通信选用的通信媒体通常是专用的同轴电缆、双绞线和光纤。
12. 目前的局域网操作系统按其功能可划分为对等模式、文件服务器模式和客户机/服务器模式。
13. 在 Windows NT Server 安装完毕后，自动内置两个用户帐号是：Administrator和 Guest。
14.将 Internet 技术应用于企业内部管理的网络技术是 Intranet( 内联网 ) 技术。
15．从介质访问控制方法的角度，局域网分为共享介质局域网和交换式LAN网。
16.DNS服务器（ DNS服务器有时也扮演 DNS客户端的角色）向另一台 DNS服务器查询IP 地址时，可以有 3 种查询方式：递归型、循环型和反向型。
17.计算机网络的主要功能为硬件资源共享、软件资源共享、用户间的信息交换。
18.Manchester 编码属于同步通信，计算机 COM口属于异步通信。
网络互联的基本概念
网络互联的基本概念网络互联，简称网联，是指通过通信设备和协议将多个计算机网络连接在一起的过程，使得这些网络之间可以进行数据传输和资源共享。
在现代信息化时代，网络互联已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
本文将从网络互联的概念、基本原理和应用领域等方面进行论述。
一、概念网络互联是指将多个计算机网络通过链路或网关进行连接，使之形成一个大的网络系统。
网络互联可以实现多个网络之间的数据传输、资源共享和应用扩展等功能。
这种连接方式可以是有线的，比如通过电缆、光纤等物理链路连接；也可以是无线的，比如通过无线局域网(WLAN)、蓝牙等无线技术进行连接。
二、基本原理网络互联的基本原理包括寻址、路由和传输协议等。
寻址是指网络中每个设备都需要有一个唯一的标识符，以便可以正确地将数据发送到目的地。
常见的网络寻址方式有IP地址和MAC地址等。
路由是指根据网络中设备之间的连接关系和路由表等信息，选择最佳路径将数据包传输到目的地。
传输协议是指在网络互联中规定设备之间进行数据传输的方式和规则，例如TCP/IP协议簇。
三、应用领域网络互联广泛应用于各个领域，为人们的生活和工作带来了极大的便利和效益。
以下列举几个典型的应用领域：1. 互联网：互联网是网络互联的典型应用，它将全球各个地区的计算机网络连接在一起，成为世界上最大的信息网络。
通过互联网，人们可以进行网上购物、在线娱乐、社交网络等活动。
2. 企业内部网络：许多企业内部都建立了局域网(LAN)或广域网(WAN)，将各个部门和分支机构的计算机网络连接在一起，实现内部信息系统的集中管理和资源共享。
3. 移动通信：移动通信网络通过基站和千兆光纤等无线设备实现了移动终端之间的互联互通。
人们可以通过手机、平板电脑等设备进行语音通话、短信传送、移动互联网访问等。
4. 智能家居：随着物联网技术的发展，家居设备可以通过网络互联，实现智能化的控制和管理。
例如，人们可以通过手机远程控制家中的灯光、空调、摄像头等设备。
什么是高性能计算,涉及哪些技术和知
什么是高性能计算，涉及哪些技术和知识高性能计算（HPC指通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中组织的几台计算机（作为单个计算资源操作）的计算系统和环境。
高性能集群上运行的应用程序一般使用并行算法，把一个大的普通问题根据一定的规则分为许多小的子问题，在集群内的不同节点上进行计算，而这些小问题的处理结果，经过处理可合并为原问题的最终结果。
由于这些小问题的计算一般是可以并行完成的，从而可以缩短问题的处理时间。
高性能集群在计算过程中，各节点是协同工作的，它们分别处理大问题的一部分，并在处理中根据需要进行数据交换，各节点的处理结果都是最终结果的一部分。
高性能集群的处理能力与集群的规模成正比，是集群内各节点处理能力之和，但这种集群一般没有高可用性。
高性能计算的分类方法很多。
这里从并行任务间的关系角度来对高性能计算分类。
一、高吞吐计算（High-throughput Computing）有一类高性能计算，可以把它分成若干可以并行的子任务，而且各个子任务彼此间没有什么关联。
因为这种类型应用的一个共同特征是在海量数据上搜索某些特定模式，所以把这类计算称为高吞吐计算，而且算力也比较大。
所谓的In ternet计算都属于这一类。
按照Fly nn的分类，高吞吐计算属于SIMDSinglelnstruction/Multiple Data，单指令流-多数据流）的范畴。
二、分布计算（Distributed Computing）另一类计算刚好和高吞吐计算相反，它们虽然可以给分成若干并行的子任务，但是子任务间联系很紧密，需要大量的数据交换。
按照Flynn的分类，分布式的高性能计算属于MIMD（Multiple Instruction/MultipleData ，多指令流-多数据流）的范畴。
有许多类型的HPC系统，其范围从标准计算机的大型集群，到高度专用的硬件。
大多数基于集群的HPC系统使用高性能网络互连，基本的网络拓扑和组织可以使用一个简单的总线拓扑。
计算机网络及其连接方式介绍
计算机网络及其连接方式介绍计算机网络是人们在日常生活中常用的一个术语，它指的是把各个计算机连接起来，实现信息的共享和资源的共享。
计算机网络是信息技术发展的重要组成部分，为人们提供了便捷的信息传递和交流的途径。
下面将详细介绍计算机网络的相关内容及其连接方式。
一、计算机网络的基本概念1. 计算机网络的定义：计算机网络是指通过通信线路（物理连接）和系统软件（网络协议）将多台计算机连接起来，实现数据和资源共享的系统。
2. 计算机网络的功能：实现数据和资源的共享、提供远程访问、提供信息交流和协作等功能。
二、计算机网络的分类根据规模和组成方式的不同，计算机网络可以分为以下几种类型：1. 局域网（Local Area Network，LAN）：一种局部范围内连接计算机和外设的网络，具有高传输速度、低延迟的特点。
2. 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）：一种覆盖城市范围的网络，用于连接多个局域网。
3. 广域网（Wide Area Network，WAN）：连接城市、国家、甚至全球范围的网络，可跨越大量的地理距离。
4. 互联网（Internet）：由全球各地的计算机网络互联而成，通过Internet协议实现数据的传递。
三、计算机网络的连接方式计算机网络的连接方式有多种，下面将介绍其中的几种常见连接方式。
1. 以太网（Ethernet）：以太网是一种常用的局域网连接方式，它使用双绞线作为传输介质。
以太网连接方式简单、稳定，适用于家庭、办公室等小范围局域网的搭建。
2. 无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）：无线局域网采用无线技术实现计算机和外部设备的连接。
它可以通过无线路由器实现无线信号的覆盖，使用户可以在一定范围内自由地访问网络。
无线局域网广泛应用于公共场所、学校等场所。
3. 光纤网络（Fiber Optic Network）：光纤网络使用光纤作为传输介质，具有高速传输、大带宽和抗干扰性强的特点。
高性能计算的基础知识
高性能计算的基础知识随着科学技术的进步，高性能计算已经成为众多科学研究和工程应用领域的重要工具。
高性能计算能够迅速地处理大量的计算任务，提高科学研究和工程开发的效率和准确性。
本文将介绍高性能计算的基础知识，包括高性能计算的定义、优势、应用领域、基础架构以及挑战。
一、高性能计算的定义高性能计算是指应用先进的计算技术和方法，通过使用大规模、高速度、高性能的计算设备和系统，迅速地处理计算任务，以获得科学研究或工程应用的高效、高精度计算结果。
高性能计算是基于计算机科学、信息科学和应用科学的交叉学科，是这些学科研究成果的集成和应用。
高性能计算中所涉及的技术和方法包括：并行计算、分布式计算、网络通信和存储技术等。
二、高性能计算的优势高性能计算在科学研究和工程应用中有很多优势。
首先，高性能计算能够迅速地处理大量的计算任务，大大缩短计算时间。
例如，在气象预报中，通过高性能计算，可以在数小时内计算出未来一周的天气变化趋势，而在普通计算机上，这需要数天甚至数周的时间。
其次，高性能计算能够提高计算精度和模拟质量。
例如，在航空航天领域，使用高性能计算进行流场模拟，可以精确地预测飞行器的空气动力学性能，同时节约研制成本和时间。
此外，高性能计算还可以处理大量的数据，发现和分析数据中的规律和关系，提供科学研究和工程应用的支持和指导。
例如，在生物医学领域，使用高性能计算处理基因数据，可以预测疾病风险，为疾病的预防和治疗提供指导。
三、高性能计算的应用领域高性能计算在科学研究和工程应用领域的应用非常广泛。
以下是一些典型的应用领域：1.气象学：气象预报、气候模拟、环境污染预测等。
2.航空航天：飞行器设计、空气动力学模拟、卫星运行轨迹预测等。
3.计算化学：分子模拟、药物设计、先进材料研究等。
4.生物医学：基因组学、药物筛选、疾病预测等。
5.地震学：地震模拟、地震监测、地震预警等。
6.能源领域：能源储存、发电设施性能优化、碳捕获等。
7.金融领域：风险测量、交易模拟、资产评估等。
网络互联基础-网络互联的分类
LAN LAN
PC
PC
路由器
WAN
路由器
路N互联结 构图
PC LAN
网络互联概述
网络互联分类 互联设备
① LAN-LAN互联
网络互联概述
网络互联分类 互联设备
在LAN-LAN互联中，根据LAN的传输性质和通信协议不同，又分为同构网互联和异构网互联 两种形式。
⑴ 同构网互联：指具有相同传输性质和相同
通信协议的局域网互联。
P
PC
C
LAN1
互联设备
LAN2
PC
PC
LAN-LAN互联结构 图
网络互联基础
网络互联的分类
网络互联概述
网络互联分类 互联设备
网络互联的分类
• LAN与LAN互联 • LAN与WAN互联 • WAN与WAN互联 • LAN通过WAN与其他LAN互联
2
网络互联的类型
网络互联主要有四种类型： ① LAN与LAN互联 ② LAN与WAN互联 ③ WAN与WAN互联 ④ LAN通过WAN与其他LAN互联
WAN与WAN互联一般在政府的电信部门或国际组织间进行将不同地区的网络互联，以构成更 大规模的网络。WAN-WAN的互联主要使用路由器或网关来实现。
WAN
路由器 WAN-WAN互联结构图
WAN
④ LAN—WAN-LAN互联
网络互联概述
网络互联分类 互联设备
如果两个局域网的地理位置相隔很远，可以通过广域网实现两个局域网的互联。
P
PC
C
LAN1
互联设备
LAN2
PC
PC
LAN-LAN互联结构 图
② LAN-WAN互联
网络互联概述
高级体系结构ppt课件
I1
2
2
3
3
4
4
5
5
H
6 7
G
6 7 J
Ω网的特点(2)：
并不是所有的置换在Ω网中一次通过便可 以实现。
Ω网是阻塞网络：出现冲突时，可以采用 几次通过的方法来解决冲突。
Ω网的广播功能： 0018个输出端
第0级
第1级
0
1
2 3
4 5
6 7
第2级 0 1
2 3
4 5
6 7
44开关构成的Ω网：多路洗牌
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0
12
3
4
56
7
6. PM2I函数（加减2i） 共有2n个互连函数，对N个结点的网络为
PM PM
2i 2i
( (
j j
) )
j 2i j 2i
mod mod
N N
其中，0 j N 1，0 i n 1，n log 2 N
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0
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3
4
56
7
Cube2: cube2 (X2 X1X0 ) (X2 X1X0 )
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011
魔方-2高性能计算平台应用环境
魔方-2高性能计算平台应用环境1.简介魔方-2高性能计算平台是基于集群概念设计的大型计算机系统，由416台双路刀片式服务器组成，其整体计算能力理论峰值为399.36T flops (1Tflops即为每秒1012浮点计算)。
魔方-2系统每台服务器包含2颗英特尔志强E5-2680 v3处理器，每颗处理器包含12个处理器核心，计算主频2.50GHz，全系统合计9986颗处理器核心。
全系统包含三套内部互联网络，一套线速互联的Infiniband网络，一套千兆管理网络和一套IPMI网络。
2015年9月在上海超级计算中心完成安装后投入试运行。
本文主要介绍在魔方-2高性能计算平台上部署的应用软件和机器的使用方法及环境。
2.硬件环境计算节点的硬件配置如下：两路十二核Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2680 v3 @ 2.50GHz Haswell处理器（每节点合计24核）每节点合计128GB内存Mellanox InfiniBand光纤网络魔方-2系统的存储分为两种：每个计算节点配备的本地硬盘和由存储节点建立的高速并行文件系统。
其中本地硬盘用于计算节点操作系统使用，用户的所有操作都应该在帐号所对应$HOME（该$HOME所在的位置为高速并行文件系统）下进行，用户登录时，会自动被引导到自己帐号的$HOME下面。
鉴于存储空间有限和数据安全的考虑，请用户务必做到及时下载计算结果文件并清理空间。
3.软件环境3.1.操作系统魔方-2系统的计算节点和前端接入节点的操作系统均为CentOS release 6.6 (Final)，提供了一个标准的64位Linux操作环境（内核：2.6.32-504.el6.x86_64），用户需要事先适当熟悉命令行方式的基本Linux操作，特别是文件目录操作，并应该会熟练使用一种编辑器(vi或者emacs等)。
3.2.作业调度系统对于大规模超级计算机系统，为了有效利用众多处理器核心所提供的计算能力，必须有一个统一的作业管理系统，统一地跟用户交互，接收提交的各类计算任务，统一地分配计算资源，将各种各样的用户作业具体指派到节点上执行。
《高性能计算技术》重点及复习题
高性能计算技术复习题题型：单项选择10题，每题3分，共30分综合题（问答、写代码，分析计算等）共6题，共70分。
考试时间：2小时1.解释以下基本概念HPC, HPCC, Distributed comput ing, Meta computi ng. Grid comput ingMIMD, SIMD, SISDPVR SMR MPP, DSM, Cluster, Co nstellationUMA, NUMA, CC_NUMA, CORMA, NORMAHPC: High Performanee Computing高性能计算，即并行计算。
在并行计算机或分布式计算机等高性能计算系统上所做的超级计算。
HPCC High Performanee Computing and Communication 高性能计算与通信。
指分布式高性能计算、高速网络和In ternet的使用。
Distributed computing：分布式计算。
在局域网环境下进行的计算。
比起性能来说，它更注重附加功能。
一个计算任务由多台计算机共同完成，由传统的人和软件之间的交互变成软件和软件之间的数据交互。
Meta computing:元计算技术是将一组通过广域网连接起来的性质不同的计算资源集合起来，作为一个单独的计算环境向用户提供计算服务。
一个良好的元计算系统主要由三个部分组成：一是尽量简单而又可靠的使用界面；二是资源管理系统；三是良好的编程模型和高效可靠的运行时环境。
元计算是网格计算的初级形态。
Grid computing：网格计算。
利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织撑一个"虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”。
MIMD :多指令多数据流。
每台处理机执行自己的指令，操作数也是各取各的。
ISISMIMD arch it vet HIT with shared memorySIMD :单指令多数据流。
各种多机互连通信方式的介绍
各种多机互连通信方式的介绍多机互连通信是指将多台计算机或设备通过网络连接起来，实现彼此之间的数据交换和通信。
随着计算机技术的发展和应用的广泛性，多机互连通信方式也得到了极大的丰富和多样化。
下面将介绍几种常见的多机互连通信方式。
1.以太网：以太网是最常见和广泛应用的局域网技术，它采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）机制，通过网线将计算机、服务器和网络设备连接起来。
以太网具有成本低、接口简单、传输速度快等优点，在家庭、办公室和企业网络中被广泛应用。
2.局域网（LAN）：局域网是指在局部范围内的计算机网络，是由一组互联的计算机和网络设备组成的，通常覆盖在一个建筑物或者是一个几个相对较小的建筑物的一部分，其最常见的类型是以太网。
局域网的通信速度较快，常用于企业内部通信和资源共享。
3.无线局域网（WLAN）：无线局域网使用无线信号传输数据，代替了传统的有线连接方式。
用户可以通过无线网卡或手机等设备，连接到无线路由器上，实现无线互联和数据传输。
WLAN具有无线化、灵活性和便携性等特点，在家庭、办公室和公共场所得到广泛应用。
5.虚拟局域网（VLAN）：虚拟局域网是一种逻辑上的概念，将一组逻辑上相关的设备，独立于物理位置和物理连接方式，组织在一个局域网中。
VLAN通过交换机的端口划分和配置，使得不同的VLAN之间的数据不会相互干扰，从而实现部分拓扑的隔离和隐私保护。
6.蓝牙：蓝牙是一种无线通信技术，通过短距离无线连接，实现低速数据传输和设备之间的互联。
蓝牙广泛应用在个人设备间的数据传输，如手机与音箱、键盘与电脑等。
7.无线传感器网络（WSN）：无线传感器网络是由大量分布在被监测区域的无线传感器节点组成的，利用无线通信技术实现信息传输和数据采集。
无线传感器网络广泛应用于环境监测、智能交通和军事领域等。
8.云计算：云计算是将计算资源通过网络连接起来，提供给用户按需使用的计算模式。
在云计算下，用户可以通过互联网连接到云服务器上，通过远程控制实现数据存储、计算和应用服务等。
什么是计算机网络列举几种常见的计算机网络类型
什么是计算机网络列举几种常见的计算机网络类型计算机网络是由若干台计算机通过通信设备和传输介质连接起来，共享信息资源和实现信息交流的系统。
它不仅改变了人们的生活方式，也在商业、教育、医疗等领域带来了巨大的变革。
计算机网络的类型多种多样，下面将列举几种常见的计算机网络类型。
1. 局域网（Local Area Network, LAN）局域网是在一个相对较小的地理范围内，例如家庭、学校或办公室等局部区域内建立的计算机网络。
它通常由以太网（Ethernet）或Wi-Fi等通信技术构建，多台计算机可以互相共享文件、打印机、数据库等资源。
2. 广域网（Wide Area Network, WAN）广域网是一种连接不同地理位置的计算机网络。
它通过电话线、光纤、卫星链路等长距离传输介质连接起来，以实现跨越城市、国家甚至全球范围的信息传输。
广域网常见的例子有互联网和企业间的远程办公网络。
3. 城域网（Metropolitan Area Network, MAN）城域网覆盖一个城市范围内的计算机网络。
它通常由多个局域网通过高速传输介质连接起来，在不同的局域网之间提供高速数据传输和资源共享。
城域网适用于大型机构、校园、医院等需求大量数据传输的场所。
4. 无线个人域网（Wireless Personal Area Network, WPAN）无线个人域网是一种无线技术构建的计算机网络，用于建立个人之间的无线连接。
常见的无线个人域网标准包括蓝牙和射频识别技术（RFID），可用于无线耳机、智能手机等设备之间的数据传输和互联。
5. 家庭网络（Home Network）家庭网络是将家庭内的多台计算机、智能电器和其他设备通过局域网连接起来的网络。
它可以提供共享文件、打印机、媒体内容的功能，同时支持智能家居和家庭安全系统的联网控制。
6. 存储区域网络（Storage Area Network, SAN）存储区域网络是一种专门用于数据存储和高速数据传输的计算机网络。
计算机网络的分类
计算机网络的分类计算机网络的分类计算机网络是指将多台计算机通过通信设备连接起来，实现信息交流和资源共享的系统。
根据其规模、结构和使用范围的不同，计算机网络可以分为多种分类。
本文将介绍一些常见的计算机网络分类。
1.按规模分类1.1 局域网（Local Area Network）局域网是指在一个相对较小范围内，如办公室、学校或某个建筑物内部，将多台计算机连接在一起的网络。
它们之间的数据传输速度较快，常用于共享资源和信息传递。
1.2 城域网（Metropolitan Area Network）城域网覆盖的范围更大，通常是一个城市范围内的网络。
其连接方式可以是无线的或有线的，常用于连接不同的机构、校园或企业。
1.3 广域网（Wide Area Network）广域网通常跨越较大的地理范围，如跨越国家或大陆。
它能连接多个局域网或城域网，并通过公共网络（如互联网）进行通信。
由于跨越大范围，广域网的传输速度可能较慢。
2.按结构分类2.1 客户-服务器网络客户-服务器网络是一种常见的计算机网络结构，其中有一个或多个服务器为客户端提供服务。
客户端发送请求，服务器端处理请求并返回所需的数据。
2.2 对等网络（Peer-to-Peer）对等网络中的计算机地位相同，可以充当客户端和服务器端。
每台计算机都可以提供和请求服务。
对等网络常用于文件共享和点对点通信。
2.3 混合结构网络混合结构网络是指使用客户-服务器结构和对等结构的网络。
这种网络可以提供灵活性和可伸缩性，常用于大型组织或企业。
3.按使用范围分类3.1 互联网（Internet）互联网是全球最大的计算机网络，由无数的网络和子网络组成。
它可以连接全世界的计算机和设备，并提供广泛的信息资源和服务。
3.2 内联网（Intranet）内联网是一个基于互联网技术的私有网络，仅对特定组织或企业的成员可见和访问。
它用于内部信息共享、内部通信和资源管理。
3.3 专用网络专用网络是为特定需求和目的设计的网络，如军事网络、医疗网络或工业控制网络。
五种网络基础类型
五种网络基础类型按范围分类：1、局域网（LAN）几十米到几千米范围内，可容纳几台到几千台计算机，适用于某个集体，如：公司、单位、学校等。
2、城域网（MAN）在一座城市的范围内，距离在10到100km之间。
3、广域网（WAN）在全球范围内，典型代表Internet。
按网络传播方式分类：有线网络1、双绞线（1）非屏蔽双绞线（UTP）：廉价，容易安装，由两根相互独立绝缘的铜线绞合在一起。
（2）铝箔屏蔽的双绞线（FTP）：宽带较大，抗干扰能力强，成本稍高，弯曲性稍差。
（3）屏蔽双绞线（STP）:每一对双绞线都有一个铝箔屏蔽层。
四对双绞线合在一起，并且还有一个公共的金属编织屏蔽层，适用于高速网络的应用。
双绞线有3种类型：直通线：:主要用于不同种设备的互连。
（2）交叉线：主要用于同种设备的互连。
（3）全反线：全反线主要用于对路由器和交换机进行初始配置或用于异步传输同轴电缆由铜或覆以铜的铝制成，中间的导体外面覆以一层绝缘材料，这种绝缘材料有助于把中间的导体和外面的金属铝箔屏蔽层隔开。
外面通常会包一层金属网，再包一层保护皮对电缆加以保护。
支持高频信号，而且不受电磁干扰影响，但成本高昂且安装困难。
3、光纤网光导纤维简称光纤，光纤传输距离长，传输速率高，可达数千兆bps，抗千扰性强，不会受到电子监听设备的监听。
2、无线网络无线网采用微波、红外线、无线电等传输。
局域网采用单一的传输方式传输，而城域网和广域网择采用多种传输方式传输。
按拓扑结构分类：网络拓扑有两种：一种是物理拓扑，是指实际布线或设备想到连接的几何形式；另一种是逻辑拓扑，它定义了媒体如何存取由主机发送的数据计算机网络的最主要的物理拓扑结构有总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、星型拓扑、混合型拓扑以及网状拓扑。
其中环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑是三个最基本的拓扑结构。
在局域网中，使用最多的是星型结构。
物理拓扑环形拓扑：一条环形的闭合的通信线路，容易安装和监控，但难以增加新的站点。
什么是超融合数据中心网络
什么是超融合数据中心网络数据中心网络连接数据中心内部通用计算、存储和高性能计算资源，服务器间的所有数据交互都要经由网络转发。
当前，IT架构、计算和存储技术都在发生重大变革，驱动数据中心网络从原来的多张网络独立部署向全以太化演进。
而传统的以太网无法满足存储和高性能计算的业务需求。
超融合数据中心网络以全无损以太网来构建新型的数据中心网络，使通用计算、存储、高性能计算三大种类业务均能融合部署在一张以太网上，同时实现全生命周期自动化和全网智能运维。
为什么会产生超融合数据数据中心网？现状：数据中心内有三张网络数据中心内部有三类典型的业务：通用计算（一般业务）、高性能计算（HPC）业务和存储业务。
每类业务对于网络有不同的诉求，比如：HPC业务的多节点进程间通信，对于时延要求非常高；而存储业务对可靠性诉求非常高，要求网络0丢包；通用计算业务规模大，扩展性强，要求网络低成本、易扩展。
由于上述业务对网络的要求不同，当前数据中心内部一般会部署三张不同的网络：由IB（InfiniBand）网络来承载HPC业务由FC（Fiber Channel）网络来承载存储网络由以太网来承载通用计算业务数据中心内的三张网络AI时代的变化1：存储和计算能力大幅提升，网络成为瓶颈企业数字化过程中将产生大量的数据，这些数据正在成为企业核心资产。
通过AI技术从海量数据中挖掘价值成为AI时代不变的主题。
通过AI机器学习利用各种数据辅助实时决策，已经成为企业经营的核心任务之一。
与云计算时代相比，AI时代企业数据中心的使命正在从聚焦业务快速发放向聚焦数据高效处理转变。
数据中心正在从云计算时代走向AI时代为了提升海量AI数据处理的效率，存储和计算领域正在发生革命性的变化：存储介质从机械硬盘（HDD）演进到闪存盘（SSD），来满足数据的实时存取要求，存储介质时延降低了不止100倍。
为了满足数据高效计算的诉求，业界已经在采用GPU甚至专用的AI芯片，处理数据的能力提升了100倍以上。
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看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络
在大规模并行计算和机群等高性能计算系统中，处理器之间或计算节点之间的快速互联网络的重要程度并不亚于处理器本身。
在早期的大型计算系统中，处理器之间的通信一直被所采用的互联网络（通常是以太网）延时
大、带宽不足等因素所牵制；如今，Myrinet、QsNet、SCI以及刚刚兴起的Infiniband等多种专用高速互联网络的成功应用，使得这种状况发生很大改观的同时，也使得高性能计算系统内部互联网络的选择成了一门学问。
高性能计算系统的互联方式有很多种，最初的机群系统是基于LAN技术的，也就是以最普通的以太网（Ethernet）作为数据交换媒介。
其优势在于可以方便地增加计算节点到集群系统中，但是其缺点也很多，传输速度较慢，复杂的协议造成非常高的延时，并且限制了扩展性。
各种各样的专用高速互联网络应运而生，最为典型的有Myrinet、QsNet，以及最近几年兴起的Infiniband,它们为集群系统提供了构建高带宽、低延时数据交换环境的可行条件。
广为应用的Myrinet
Myrinet是目前机群系统中应用最为广泛的互联网络。
Myricom公司从1994年就开始销售第一代Myrinet产品，当时只是作为以太网络的第二选择来实现机群系统中的节点互联，除了100MB/s 的高带宽外，它的主要优势是小数据量延时，只有10m～15ms，这与当时Convex、IBM、SGI等公司在并行系统中使用的专有网络的高延迟形成鲜明对比。
此后随着软硬件的不断升级，Myrinet更是成为了机群制造商的第一选择，直到今天这种优势依然存在。
同Infiniband一样，Myrinet使用全双工链路，并且通过远程内存存取（Remote Direct Memory Access，RDMA）对其他主适配器卡（称为Lanai）的远程内存进行读/写操作，这些卡以与之连接的主机PCI-X总线为接口界面。
最新一代的Myrinet使用了光纤作为信号传输通道，这不仅在连接方面有了很大的灵活性，而且也给信号高速传输提供了足够空间。
但同时不可忽略的是，由于光纤电缆和连接器都很“娇气”，很容易在机群节点维护的过程中受损，可靠性方面值得关注。
目前Myrinet已经有8～128口交换机提供。
从Myricom自己提供的最新测试数据来看，使用业界惯用的MPI Ping-Pong测试方法，其带宽为230MB/s，MPI延时为10ms。
快速可靠的QsNet
QsNet是Quadrics公司的产品，该技术的起源可以追溯到早期一家德国公司Meiko，它专门研制称号为CS-1、CS-2的并行计算系统，在当时的CS-2系统中就包括了一种很好的对数网络，在Meiko公司倒闭的时候，这种网络作为单独的产品保留并被一家意大利公司Alenia接手，放置在一个独立的公司Quadrics中运营。
后来由于Digital/Compaq公司选择了QsNet作为其AlphaServer SC 系列高性能计算机的互联网络而一举成功。
不过事实也证明，QsNet是一种快速、可靠的网络系统。
从两年前开始，该技术也逐渐在机群系统中得到应用。
同Infiniband、Myrinet一样，QsNet网络由两个有效部分组成：ELAN卡（相当于Infiniband的主通道适配器或Myrinet的Lanai卡）和Elite交换机（相当于Infiniband 的交换机/路由器或Myrinet 交换机）。
其拓扑结构与大多数Infiniband交换结构很相似，使用的是一种四个一组的胖树型（fat tree）拓扑结构，ELAN卡是与主机系统的PCI-X端口连接。
目前可供机群系统使用的Elite交换机只有两种型号：16口和128口。
同Infiniband一样，QsNet具有RDMA功能，允许读写远程ELAN卡的存储区域，这当然也可以扩展到主机处理器自身的存储区域，因此，从理论上来说，可以把QsNet连接的系统看做一个虚拟共享内存系统。
不过，无论是在大型集成系统还是机群系统上，这都还没有完全实现。
从目前公开用MPI Ping-Pong测试的结果来看，QsNet的带宽约为340MB/s，MPI延时约为5ms。
根据最新消息，Quadrics最新的QsNetⅡ，带宽将超过1GB/s，延时也会小于3ms。
后劲十足的Infiniband
Infiniband是一种非常新的技术，技术规格在2001年6月才最后完成。
但从2002年开始，很多制造商开始提供基于Infiniband标准的产品。
Infiniband可以用于连接多种系统部件。
Infiniband架构由可编程交换机连接通道适配器（Channel Ad ap ters，CA）组成。
CA能够被安置在服务器中（称为主通道适配器，Host Channel Adapers，HCA），或者是转换到存储设备和以太网的I/O转换器中（称为目标通道适配器，Target Channel Adapter，TCA）。
基于Infiniband的远程内存存取（RDMA）功能，消息可以从一个HCA/TCA传递到另一个HCA/TCA，也就是说，允许从一个HCA/TCA读/写另一个HCA/TCA的内存。
另外，交换机可以用不同级别的网络来堆叠。
用于高性能计算机的Infiniband交换机提供了8～128个端口。
互联链路支持三种速度：1x （2.5Gb/s）、4x（10Gb/s）、12x（30Gb/s），这三种链路都是全双工的，可以同时双向传输数据。
该架构通过定义一个子网Subnet，可以高效地扩展到成百上千的节点。
按照惯用的Ping-Pong测试方法，基于Infiniband的机群系统带宽大约是850MB/s，对小数据量的MPI延时小于7ms。
日渐稀少的SCI
SCI（Scalable Coherent Interface）是一种很老的网络互联技术，早期是因为人们在设计基于总线的多处理器系统时遇到局限，一些系统提供商和大学便联合成立工作小组致力于设计消除这些局限的方案。
SCI在1992年10月就已经成为一种IE EE/ANSI标准。
SCI是基于环型结构（ring structure），一个显著特点是能够使处理器与其所连接的高速缓存保持一致，所以，同QsNet一样，用户可以用它实现虚拟共享内存，并已经实实在在地进入应用。
不过，由于从数据结构上来说，SCI所采用的环型结构相比较于胖树型结构具有更大的风险性，因此在目前的机群系统中，SCI应用很少，而且一般仅用做节点间的互联网络。
根据一些测试数据，基于SCI的机群系统用Ping-Pong测试法所得的带宽为320MB/s，对小数据的MPI延时为1～2ms。
需要指出的是，除了本文主要介绍的几种互联网络外，目前Gigabit Ethernet也仍然在一些对延时要求不是很苛刻的应用中采用，其最大理论带宽为125MB/s，交换延时为35m～45ms。
各取所需
如何评价某一种互联网络的好坏呢？通常的考虑因素有几个：延时、带宽、价格、功能支持。
所谓带宽，就是两个节点在进行数据通信时，每秒钟可以传送的最大数据量；数据延时则是指在高性能计算系统中，当某个节点需要向其他节点发送数据时，从其开始发送数据到目的节点开始接收数据所需要的时间。
一般来讲，互联系统的价格与延时成反比，而与带宽成正比。
为了节省费用，应该针对不同的应用配置不同的互联系统。
由于各种应用的需求不同，对于互联方式的延时和带宽的要求也不一样。
有些高性能计算的应用需要每个节点之间非常频繁地交换数据，但每次的数据量并不很大，在设计时就需要使用低延时的互联网络，而对带宽的要求则不高。
反之，有些应用节点之间的数据交换不是非常频繁，但每次交换的数据量非常大，则需要考虑使用高带宽的互联网络，对延时要求则不高。
综合几种互联网络来看，带宽最高的是Infiniband，延时最小的是SCI；而从价格来看，最昂贵的是SCI和QsNet，随后依次是Infiniband、Myrinet、Gigabit Ethernet。
从功能上来说，它们都支持MPI，除Gigabit Ethernet外都实现了高效率的通信协议；SCI和QsNet还提供了共享内存的支持，但是其远程通信延时仍然在ms数量级，对于细粒度的共享内存程序，仍然无法很好地支持（对比SGI Altrix系列的远程访问延时在200ns以下）；主要运行粗粒度并行程序的小规模集群系统用户，可以使用千兆以太网进行互联；大规模集群系统中，千兆以太网很可能成为系统瓶颈，宜选取专用高速网络互联。
从将来发展态势来看，Infiniband因其规模效益，可能成为将来的主流互联设备。