高性能pc集群的的研究与应用

Ａｂｓｔｒａｃｔ

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ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｃｌｕｓｔｅｒ，ＨＰＣ，ＬｏａｄＢａｌａｎｃｅ，ＨｉｇｈＡｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，Ｌｉｎｕｘ

２

第一章概述和背景

１．１高性能计算机

１．１．１高性能计算机的分类

高性能计算机是计算机科学发展的最重要的‘个标志。高性能计算技术在航空航天技术、石油勘探开发、大范围气象预报、核爆炸模拟、材料设计、药物设计、基因信息学、密码学、人工智能、经济模型、数字电视电影等领域起着重要的作用。它强大的计算能力，在当今科学发展中起着不可替代的重要作用。高性能计算技术及其应用水平已经成为显示国家综合实力的’个标志。

高性能计算机都是并行处理系统，按照体系结构来分可以分为５类｛ｑｔ３１：

●并行向量处理机（ＰＶＰ）

ＰＶＰ系统含有为数不多、功能强大的定制向量处理器（ＶＰ），定制的高

带宽纵横交叉开关及高速的数据访问。但是这种系统通常不使用高速缓

存，而是使用大量向量寄存器及指令缓存，使得该系统对程序编制的要

求较高。只有那些充分考虑了向量处理特点的程序才能在该系统上获得

较好的性能。另外，由于价格昂贵、难于管理等原冈，这种类型计算机

的应用主要集中在一些大型国家关键部门。

·对称多处理机（ＳＭＰ）

ＳＭＰ系统采用商品化的处理器，这些处理器通过总线或交义开关连接到

共享存储器。像ＩＢＭＰ系列服务器、ＨＰＱ的Ｓｕｐｅｒｄｏｏｍ、Ａｌｐｈａ的ＥＳ，ＧＳ

系列等都属于ＳＭＰ结构的机型。

●大规模并行处理机（ＭＰＰ）

ＭＰＰ系统是在同一一地点由大量（数百或者数千）处理单元构成的高性能

并行处理系统。从应用程序界面核存储管理的角度看，多机系统可分为

共享存储系统和消息传递系统两类。在共享存储系统中，所有处理机共

享主存储器，处理机之间的通信通过访问共享存储器来实现；在消息传

递系统中，每个处理机都有自己的局部存储器，处理机之间的通信通过

消息传递来进行。ＭＰＰ的计算机由于价格偏贵、灵活性不好等原因，也

没有得到较好的推，１。。

●一作站集群（Ｃｌｕｓｔｅｒ）

ｃＩｕｓｔｅｒ系统将大量同一品种或者不同品种的１．：作站或者ＰＣ通过高速网

络互联，以构成廉价的高性能计算系统。这类系统近年来发展势头晟为