浙江大学大学计算机基础课件(9)

并行计算

据2005年11月Top500公布的数据
– 排名第一的Blue Gene /L系统——IBM公司 ——处理速度达到280.6 TFlop/s（每秒万亿 次浮点运算），系统有131,072个处理器


我国曙光公司生产的曙光4000A超级计算机， 在2004年Top500中跻身前十名，标志着我国 高性能计算进入世界先进水平 中国联想集团生产的深腾6800高性能计算机 系统也达到了10TFlop/s级
天河二号



2013.11.20：“天河二号”超级计算机 的每秒33.86千万亿次的浮点计算能力， 是第二名美国泰坦超级计算机接近2倍 遗憾只有1／8的CPU是自主知识产权（超 算CPU非常多） 其余的是购买的进口产品，但是值得关 注的是采用了国产「麒麟」系统
天河二号
IBM公司64枚处理器芯片的计算机主板
集群系统


集群系统——最廉价的高性能计算机系统 主要原因：
（1）微机或工作站的性能越来越强 （2）LAN特别是高速光纤LAN延迟越来越小，网络带宽增加 （3）工作站网络易于集成，和现有的网络更容易整合 （4）相比大型并行系统，微机或工作站的开发工具更成熟， 而且更易于被大批专业人员掌握 （5）工作站和微机系统标准化程度高 （6）集群系统采用的平台便宜而且易于获得，如Unix、 Linux和Windows Server都可以作为集群系统的平台
3.集群计算

集群计算（Cluster Computing）
– 也是基于并行系统和网络的 – 它作为并行计算和网络技术在高性能计算机体系 结构中最为成功的集成和运用，也是目前性价比 最好的系统

在2005年11月的Top500中，集群系统占到了 70％以上
集群系统



集群系统——是以高速网络（如光缆局域网 ）连接起来的高性能工作站或微机组成 集群系统在运行中像一个统一的整合资源， 所有节点使用单一的界面 本质上说，集群是一种并行或者分布式系统 集群的同义词是工作站网络（Network of Workstation，NOW）
图灵测试----计算机能够象人一样思考吗 ？ 中国屋思考实验----反驳图灵测试 推理：知识表达 – 语义网络 – 搜索树----深蓝
1.图灵测试:“计算机能够象人一样思考吗？”

图灵测试——黑盒测试
–测试者和被测者之间用幕布隔开，发问者不知道对 面回答问题的人是谁

图灵测试本身也被人提出了疑问
–——中国屋思考试验
分布式计算

分布式系统这个词义方面的混乱
– 源于对物理的分布和逻辑的分布的区分 – 分布式技术和网络技术之间的相互渗透和交融

更多的观点认为，分布式系统：
– 逻辑或物理分布的部件或机器，以网络连接的 形式组成的一个（计算机）系统 – 并行意义的根本是将两台以上的机器（处理器 ）连接起来解决一些计算问题
并行计算



1980年代，并行计算机系统（多处理器同时对 一组数据进行同一个操作）达到了鼎盛时期 90年代，超大规模并行计算（Massively Parallel Processing，MPP）开始占主导地位 对称多处理器（Symmetric Multi-Processor ，SMP）结构的并行系统 1993年成立的Top500机构开始进行全球高性能 计算机系统排名
Chapter 9 高 级 主 题
CS, ZJU 12/2/2018
Overview



高性能计算 人工智能 虚拟现实 自动机理论 可计算理论 信息安全 信息社会
9.1 高性能计算

高性能计算HPC ，High Performance Computing 是计算机科学的一个分支，旨在研究复杂体系结 构、算法和开发相关软件，致力于开发高性能计 算机 –并行计算 –分布式计算 –集群计算 –云计算
4.云计算



分布式计算、网格计 算、普适计算发展而 来——云计算（无处 不在的计算） 云——因特网 效用计算——计费， 像电网的用电付费 云——产业（云软件 、云平台、云设备）
计算机基础科学
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9.2 人工智能
人工智能作为计算机研究的重要领域，已经成为计 算机科学和技术发展的一个目标。

2.分布式计算


分布式系统——研究组件的异构性、开放性、安全 性和可伸缩性、并发性、透明性及故障处理 分布式计算的主题是多种多样的，包括
– 分布式硬件结构和分布式软件设计


一个分布式系统是为解决单个问题而紧密结合在一 起工作的多处理机的集合 Or，一个分布式系统可能意味着一个由地理上分散 的、各自独立的计算机组成的网络，这些计算机连 接在一起以实现对不同资源的共享
1.并行计算

并行计算（Parallel Computing）
– 传统意义上是指计算资源应包括一台配有多 处理机（并行处理）的计算机 – 具有超级计算能力的计算机系统，这是获得 高性能计算的重要手段


今天，并行计算也是指一个通过网络连 接的计算机群，或者两者结合使用 在过去很长一段时间内，并行计算几乎 就是HPC的代名词
曙光5０００Ａ超级计算机

百万亿次/秒
%
中国天河计算机
日Hale Waihona Puke “京”计算机世界超级计算机排名


据国外媒体报道，在两年一次的世界上最 强力的超级计算机排名中,中国仍然占据 着榜首 排名中的所有500台超级计算机，总的计 算能力达到每秒250千万亿次的浮点运算 速度，其中排名前17的超级计算机的计算 能力就占了一半，并且有31台超级计算机 的计算速度达到了1千万亿次以上

塞尔认为：
–机器不能思考，它只是一个工具，符号识别不能够 满足语义，只有大脑能引起思考

现在还没有机器通过图灵测试，关于机器思考 的争论还在持续，但计算机科学家并没有停止 或者放弃对AI的研究，相反地这种争论促进了 AI的研究进展
2. 推理：知识表达



人工智能一直在研究计算机的推理能力 人类智能是基于行为的进化而不是复杂程序的执行 解决问题需要有效信息，有效信息还需要有效表达 计算机使用符号语言
– 科学家们试图在人类的自然语言和机器的符号处理之间 找到一种关系，使得机器能够具有人类的推理能力