超级计算中心的建设和运营模式讲义
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超级计算保障科技和技术领先
活跃的经济创造超级计算需求
超算中心是计算能力主要载体
“计算科学利用先进计算能力去理 解和解决复杂问题，是确保科学领 导地位、经济竞争力和国家安全的 关键。”
——《美国总统信息咨询委员会》报告
过去18个月美国利用超级计算机获 得的主要科技突破：
• 解密蛋白质表面结构的特殊作用，为 新药研制提供用力的帮助 • 理解火焰中气体/热能/化学反应燃烧 三者关系，促进清洁能源研究 • 高温超导材料获得一系列理论突破 •……
• 超级计算中心建设一般规模较大，应用可以辐射周边区域，相邻区域重 复建设难度大，所以抢占超算中心建设先机，争夺区域科技发展的引领 地位、争取高端产业聚集对建设中心城市至关重要。
• 高性能的超级计算中心建设，可以吸引聚集需要高性能计算平台的高端 应用，提升区域科研水平，增强企业的核心竞争力，进而推动城市地方 经济建设。
上海超级计算中心 200万亿次 中科院超级计算中心 140万亿次
4
• “超级计算机”的“中国力量”：曙光、银河、神威
– 1983年，国防科大研制成功每秒1亿次“银河”巨型机 。
– 1992年，国防科大研制成功每秒10亿次“银河II”巨型机。
– 1995年，中科院计算所研制成功每秒25亿次MPP计算机-曙光1000。
主题
❖ 建设超算中心成为国家/地区战略任务 ❖ 超算中心规划和建设方式 ❖ 云计算中心的运营服务模式探讨 ❖ 机遇与挑战
4/20/2020
1
• “战略计算”一词首次出现在1995年美国为了确保核库存的性能、 安全性、可靠性而实施的“加速战略计算创新（ASCI）计划”。
• ASCI共投资10亿美元，主要参与者有Sandia、Los Alamos、 Lawrence三个国家实验室和Stanford、Chicago等五所大学，在 工业界选择了IBM、Intel、SGI和Cray四个合作伙伴。
上述成果将对生物、制药、新能源、 新材料等工业领域产生深远影响， 是美国未来竞争力的主要保障
中国的“两弹一星”、“载人航 天”、科技进步、经济腾飞也都离 不开“超级计算机”的支撑。
主要国家均有由政府投资兴建营运超级计算中心 • 保障计算资源先进性 • 保障计算资源使用的合理性 • 保障技术服务的专业性
• 超算中心所完成的关键性高端科研项目提升城市显示度和美誉度。
• 具有高性能的超级计算平台，可以作为吸引、引进高端人才的硬件条 件，提升城市的教育、科研水平和质量。
• 高性能的超级计算机作为IT基础设施，可以改善区域投资环境，促进城 市招商引资。
• ASCI计划为DOE提供了5台10-100TFlops的超级计算机，其中包 括我们熟悉的Intel ASCI Red、IBM ASC Purple等。
• 20年来，美国最大的超级计算机全部部署于DOE的国家实验室。
4/20/2020
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超级计算是国家/地区核心竞争力的重要标志
发达国家垄断超级计算机资源
– 2009年，国防科大研制成功每秒1.2千万亿次的“天河一号”，受到国 人瞩目。
4/20/2020
5
超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
工业创新
超级计算
商业金融
社会与 公众服务
国家和 社会安全
4/20/2020
6
超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
工业创新
广泛应用于汽车、飞机、船舶、钢铁、
超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
科学研究
工业物创理新，化学，超天级文计，新算材料，生商物业医金融
药等众多领域的主要研究途径之一；
宇宙行社星会、与微观粒子、高国温家高和压等难 以实公验众领服域务进行创新研社究会的安唯全一途径。
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
4/20/2020
美国德州超算中心 580万亿次 美国国家超算应用中心 164万亿次
美国新墨西哥超算中心 170万亿次 美国圣地亚哥超算中心 42万亿次 德国尤利希研究中心 1000万亿次 日本东京工业大学GSIC 170万亿次 西班牙巴塞罗那超算中心 94万亿次 韩国超算中心 30万亿次 芬兰超算中心 86万亿次
– 1997年，国防科大研制成功“银河III”百亿次巨型机。
– 1999年，国家并行机工程中心研制成功每秒3840亿次的“神威I”。
– 2004年，每秒10万亿次“曙光4000A”超级计算机研制成功，列 Top500第10位，标志中国继美、日后，进入世界超算领域前列。
– 2008年，每秒230万亿次“曙光5000A”超级计算机研制成功，再次 入围全球TOP500前10名。
工业天 全创分气新析预、报社、会传超动染级力病学扩计、散算宏、观大经型济集商学会业等安金。融
基于数学模型使用超级计算机进行数
值 得模 更拟 可社是 信会上结与述果领的域唯从一定手性段国到。家定和量，获
公众服务
社会安全
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
国家与社会安全
工业先创进新武器设计超与级测试计，算核物理模商拟业，金融
商业金融
工业交 数创易 据新实 挖时 掘处，理物超，流级金与融生计模产算拟排分程析规， 划商等商业。业金融
在发达国家，金融是超级计算最重要 的应用领域之一；美国有超过10%的 超级计社算会机与部署在各大金国融家机和构。
公众服务
社会安全
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
社会与公众服务
工业石创油新、新能源超、级集计成电算路等众多商领业域金。融 • 增加材料产品率 25%
• 降低工程技术成本 13%~30%
• 降低人社工会成与本 5%~20% 国家和
• •
增缩加短公设产众备品服利研务用发率周期303%0~%6~06%社0%会安全
4/20/2020
——美国国家科学院工程技术委员会报告 7
密码情报分析，Baidu Nhomakorabea号与图像处理等。
国家安全和社会稳定的重要保障。 国家和
社会学
社会安全
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计算模拟与传统的理论分析和观察实验是 当今进行科研创新的三大支柱
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• 超算中心的建设，因为技术含量高、功能强，能够承载高端的科技应 用，聚集高水平的人才，必将提升超算中心所在城市地方科技实力。
活跃的经济创造超级计算需求
超算中心是计算能力主要载体
“计算科学利用先进计算能力去理 解和解决复杂问题，是确保科学领 导地位、经济竞争力和国家安全的 关键。”
——《美国总统信息咨询委员会》报告
过去18个月美国利用超级计算机获 得的主要科技突破：
• 解密蛋白质表面结构的特殊作用，为 新药研制提供用力的帮助 • 理解火焰中气体/热能/化学反应燃烧 三者关系，促进清洁能源研究 • 高温超导材料获得一系列理论突破 •……
• 超级计算中心建设一般规模较大，应用可以辐射周边区域，相邻区域重 复建设难度大，所以抢占超算中心建设先机，争夺区域科技发展的引领 地位、争取高端产业聚集对建设中心城市至关重要。
• 高性能的超级计算中心建设，可以吸引聚集需要高性能计算平台的高端 应用，提升区域科研水平，增强企业的核心竞争力，进而推动城市地方 经济建设。
上海超级计算中心 200万亿次 中科院超级计算中心 140万亿次
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• “超级计算机”的“中国力量”：曙光、银河、神威
– 1983年，国防科大研制成功每秒1亿次“银河”巨型机 。
– 1992年，国防科大研制成功每秒10亿次“银河II”巨型机。
– 1995年，中科院计算所研制成功每秒25亿次MPP计算机-曙光1000。
主题
❖ 建设超算中心成为国家/地区战略任务 ❖ 超算中心规划和建设方式 ❖ 云计算中心的运营服务模式探讨 ❖ 机遇与挑战
4/20/2020
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• “战略计算”一词首次出现在1995年美国为了确保核库存的性能、 安全性、可靠性而实施的“加速战略计算创新（ASCI）计划”。
• ASCI共投资10亿美元，主要参与者有Sandia、Los Alamos、 Lawrence三个国家实验室和Stanford、Chicago等五所大学，在 工业界选择了IBM、Intel、SGI和Cray四个合作伙伴。
上述成果将对生物、制药、新能源、 新材料等工业领域产生深远影响， 是美国未来竞争力的主要保障
中国的“两弹一星”、“载人航 天”、科技进步、经济腾飞也都离 不开“超级计算机”的支撑。
主要国家均有由政府投资兴建营运超级计算中心 • 保障计算资源先进性 • 保障计算资源使用的合理性 • 保障技术服务的专业性
• 超算中心所完成的关键性高端科研项目提升城市显示度和美誉度。
• 具有高性能的超级计算平台，可以作为吸引、引进高端人才的硬件条 件，提升城市的教育、科研水平和质量。
• 高性能的超级计算机作为IT基础设施，可以改善区域投资环境，促进城 市招商引资。
• ASCI计划为DOE提供了5台10-100TFlops的超级计算机，其中包 括我们熟悉的Intel ASCI Red、IBM ASC Purple等。
• 20年来，美国最大的超级计算机全部部署于DOE的国家实验室。
4/20/2020
2
超级计算是国家/地区核心竞争力的重要标志
发达国家垄断超级计算机资源
– 2009年，国防科大研制成功每秒1.2千万亿次的“天河一号”，受到国 人瞩目。
4/20/2020
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
工业创新
超级计算
商业金融
社会与 公众服务
国家和 社会安全
4/20/2020
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
工业创新
广泛应用于汽车、飞机、船舶、钢铁、
超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
科学研究
工业物创理新，化学，超天级文计，新算材料，生商物业医金融
药等众多领域的主要研究途径之一；
宇宙行社星会、与微观粒子、高国温家高和压等难 以实公验众领服域务进行创新研社究会的安唯全一途径。
4/20/2020
8
超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
4/20/2020
美国德州超算中心 580万亿次 美国国家超算应用中心 164万亿次
美国新墨西哥超算中心 170万亿次 美国圣地亚哥超算中心 42万亿次 德国尤利希研究中心 1000万亿次 日本东京工业大学GSIC 170万亿次 西班牙巴塞罗那超算中心 94万亿次 韩国超算中心 30万亿次 芬兰超算中心 86万亿次
– 1997年，国防科大研制成功“银河III”百亿次巨型机。
– 1999年，国家并行机工程中心研制成功每秒3840亿次的“神威I”。
– 2004年，每秒10万亿次“曙光4000A”超级计算机研制成功，列 Top500第10位，标志中国继美、日后，进入世界超算领域前列。
– 2008年，每秒230万亿次“曙光5000A”超级计算机研制成功，再次 入围全球TOP500前10名。
工业天 全创分气新析预、报社、会传超动染级力病学扩计、散算宏、观大经型济集商学会业等安金。融
基于数学模型使用超级计算机进行数
值 得模 更拟 可社是 信会上结与述果领的域唯从一定手性段国到。家定和量，获
公众服务
社会安全
4/20/2020
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
国家与社会安全
工业先创进新武器设计超与级测试计，算核物理模商拟业，金融
商业金融
工业交 数创易 据新实 挖时 掘处，理物超，流级金与融生计模产算拟排分程析规， 划商等商业。业金融
在发达国家，金融是超级计算最重要 的应用领域之一；美国有超过10%的 超级计社算会机与部署在各大金国融家机和构。
公众服务
社会安全
4/20/2020
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超级计算日益成为现代社会运行的基柱
科学研究
社会与公众服务
工业石创油新、新能源超、级集计成电算路等众多商领业域金。融 • 增加材料产品率 25%
• 降低工程技术成本 13%~30%
• 降低人社工会成与本 5%~20% 国家和
• •
增缩加短公设产众备品服利研务用发率周期303%0~%6~06%社0%会安全
4/20/2020
——美国国家科学院工程技术委员会报告 7
密码情报分析，Baidu Nhomakorabea号与图像处理等。
国家安全和社会稳定的重要保障。 国家和
社会学
社会安全
4/20/2020
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计算模拟与传统的理论分析和观察实验是 当今进行科研创新的三大支柱
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• 超算中心的建设，因为技术含量高、功能强，能够承载高端的科技应 用，聚集高水平的人才，必将提升超算中心所在城市地方科技实力。