计算机组成原理之如何设计高性能计算机

如何设计高性能计算机

姓名： ** 学号： *******

专业：电子信息工程

题目：如何设计高性能计算机

学院：信息工程学院

指导老师： **

摘要----------------------------------------------------2 关键词--------------------------------------------------2

一、前言------------------------------------------------2

二、发展历史--------------------------------------------3

1、萌芽阶段（1964-1975）

2、向量机鼎盛阶段（1976-1990）

3、MPP蓬勃发展阶段（1990年至今）

三、工作原理--------------------------------------------4

四、系统结构设计----------------------------------------4

五、计算机获得高性能的途径------------------------------5

六、操作系统--------------------------------------------5

七、应用现状、市场--------------------------------------5

八、参考文献--------------------------------------------6 致谢----------------------------------------------------6

高性能计算机之所以称为高性能计算机，主要因为其兼备运算速度快、存储容量大、可靠性能高几大特征，简单的来说，也就是它跟微机与低档PC服务器相比而言具有性能、功能方面的优势。不过高性能计算机也有高、中、低档之分，中档系统市场发展最快，从应用与市场角度来划分，中高档系统可分为两种，一种叫超级计算机，另一种叫超级服务器。

High performance computer is called high performance computer, mainly because it has fast computing speed, storage capacity, high reliability of several major features, simple, which is compared with the microcomputer and low-grade PC server has the advantages of performance, function. No high performance computer has high, medium and low-grade division, class system is the fastest growing market,from the angle of application and market division, in high-end systems can be divided into two kinds, one kind is called super computer, the other is called a super server.

关键词：高性能计算机部件技术系统结构应用系统操作系统

一、前言：

高性能计算（High Performance Computing）目前是计算机科学的一个分支，随着信息化社会的飞速发展，人类对信息处理能力的要求越来越高，不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机，而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算机的需求迅猛增长。正是由于对高性能计算的要求越来越高，导致其已经潜移默化地极大推动了高性能计算机的发展。

高性能计算机之所以称为高性能计算机，主要因为其兼备运算速度快、存储容量大、可靠性能高几大特征，简单的来说，也就是它跟微机与低档PC服务器相比而言具有性能、功能方面的优势。不过高性能计算机也有高、中、低档之分，中档系统市场发展最快，从应用与市场角度来划分，中高档系统可分为两种，一种叫超级计算机，主要是用于科学工程计算及专门的设计，如Cray T3E；另一种叫超级服务器，可以用来支持计算、事务处理、数据库应用、网络应用与服务，

如IBM的SP和国产的曙光2000。

二、发展历史：

综观近年来高性能计算机的发展，其主要经历了三个发展阶段:萌芽阶段、向量机鼎盛阶段和大规模并行处理机（MPP）蓬勃发展阶段。

1、萌芽阶段（1964-1975）

1964年诞生的CDC6600被公认为世界上第一台巨型计算机，其运算速度为1Mflops。70年代初研制成功STAR-100向量机，这是世界上最早的向量机。随后于1974年，诞生了世界上最早的SIMD阵列计算机--ILLIAC-IV并行机。

2、向量机鼎盛阶段（1976-1990）

1976年，CRAY公司推出CRAY-1向量机，开始了向量机的蓬勃发展，其峰值速度为0.1Gflops.

1985年，CRAY-2，1G flops

1990年, SX-3,22G flops

1991年，Cray-YMP-C90,16Gflops

向量机处理对提高计算机运算速度十分有利，有利于流水线的充分利用，有利于多功能部件的充分利用，但由于时钟周期已接近物理极限，向量计算机的进一步发展已经不太可能。

3、MPP蓬勃发展阶段（1990年至今）

就在传统向量机逐渐萎缩的同时，应来了大规模并行处理MPP机蓬勃发展的时代。各种新技术层出不穷，大公司也纷纷介入。这一时期的代表机型有：

1989年，BBN公司的TC2000

1992年，Intel公司的Paragon，TMC公司的CM-5

1993年，Cray公司的T3D

1994年，IBM公司的SP2

1996年，Cray公司的T3E，Hitachi公司的SR2201

SGI公司的Origin2000，Intel公司的 ASCE RED

其中，1996年12月宣布的ASCI RED，运算速度超过了万亿次/秒。

截至2000年6月，世界上已有14万亿次机，超过3000亿次机62台。排名