云计算与高性能计算.

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云计算时代的分布并行编程技术
云计算是在分布式计算、并行计算和网格 计算的基础上，经一系列技术的创新和融 合而形成的。
目前，云计算平台本身以及云计算平台上 的应用软件的开发都使用分布式并行编程 技术。
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云计算时代的分布并行编程技术
云计算时代的分布并行编程技术
分布并行数据处理技术 分布式文件系统 分布式数据库
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高性能计算技术架构
并行计算
网格计算 高性能计算机
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并行计算
并行计算和串行计算
串行计算：在单个计算机 （具有单个中央处理单元 ）上执行软件写操作。 CPU逐个使用一些列指令 解决问题，但其中只有一 种指令可提供随时并及时 的使用。 并行计算：将进程相对独 立地分配于不同的节点上 ，由各自独立的操作系统 调度，享有独立的CPU和 内存资源（内存可以共享 ）；进程间相互信息交换 通过消息传递。
云计算定义可以有千万种，但是基本都是聚 焦的，方向是一致的。 定义：云计算是这样一种计算方式，计算资 源是动态易扩展而且虚拟化的，往往通过互 联网提供。用户不需要了解“云”中基础设 施的细节，不必具有相应的专业知识，也无 需直接进行控制。 云计算时代的软件是运行在云平台上，并具 有在线租赁服务形式、按用量可伸缩性占用 资源、按需要个性化定制等特性的软件。
软件工程国家重点实验室
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不同
（二）技术 HPC 与云计算也存在很多不同，HPC 无需 采用虚拟化，因为一个应用就可能把多个机 器的CPU 全部占用，而在企业私有云中， 虚拟化是一项最基础的技术。
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提纲
一、前言
二、云计算 三、高性能计算 四、云与高性能计算（HPC） 五、总结
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软件工程的变化
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技术评价
已有的编程技术主要面向特定领域 软件开发平台还待完善和发展 云计算时代的软件工程方法学需要创新
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一、前言
二、云计算 三、高性能计算（HPC） 四、云与高性能计算 五、总结
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科学研究“金三角”之一
计算科学
以数学模型为基础的计算模型（计算方法） 以超计算机为基础的虚拟实验和科学探索工具 理论的辅助工具与实验的“导航设备” 高性能计算要应对科学研究提出的挑战
70年代强调面向过程 80年代强调面向对象 90年代强调面向构件 新世纪强调面向领域 现在我们强调面向服务
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交互方式的变化
从键盘到鼠标到触摸再到语音。软件工程长 期以来面向机器，面向语言，面向中间件， 面向实现等面向主机的形态。 渐渐人们发现面向主机没有必要，要面向网 络，面向需求。使得人们围绕着计算机时代 改为面向人转。交互、分享都远远超出了原 来的范畴。
云与计算
提纲
一、前言
二、云计算 三、高性能计算（HPC） 四、云与高性能计算 五、总结
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一、前言
二、云计算 三、高性能计算（HPC） 四、云与高性能计算 五、总结
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同
（一）两个热门概念
（二）技术 分布并行计算
高密度计算
网格计算
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不同
（一）面向领域 HPC：主要面向科学计算、工程模型、动 漫渲染等领域，大多属于计算密集型的应 用。 云计算：主要应用在Web2.0、社交网络、 企业IT 建设和信息化等领域，以数据密集 型、I/O 密集型应用为主。
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云生态
我们可以把云看作是天上的云彩，雨是用户 的需求，水蒸气是信息。服务就是水蒸发到 天上形成云再降雨，这就是云的生态循环。 水库、河流，好比各种各样的云计算中心。 比如说客户关系管理中心、数据中心都可以 叫做水库，在地面上。 云是共享的，水库可以是私有的。
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云计算定义
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云计算时代的分布并行编程技术
云计算的分布并发编程和数据库技术的 现状是：提供API支持和简单的工具支持， 欠缺编程模式的开发框架和方法学体系， 适用于较Baidu Nhomakorabea单的海量数据高效处理，欠缺 对复杂关系的数据处理能力。在云平台中 ，对于开发大规模复杂的企业应用系统而 言，是不充分的，这是现状。
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云计算的使用方式
云计算的使用方式
将计算和存储等资 源以服务的方式提 供，用户按需使用， 按用量付费
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云计算给我们的
有了云计算，我们可以
无需购买昂贵的软硬件设备 更少的技术维护 按需获取海量的IT资源 按用量支付费用 聚焦于业务
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云计算的技术要求
用户界面与程序内核演算功能分离
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并行计算---高性能计算
并行计算（Parallel Computing） 高端计算（High-end Parallel Computing） 高性能计算（High Performance Computing） 超级计算（Super Computing）
任何高性能计算和超级计算都离不开使用 并行技术
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高性能计算概述
高性能计算（HPC）：指使用很多处理器（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。它致力于开发超级计算机，研究并行算法 和开发相关软件。 特点： 高速运算 大内存 海量存储
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我们的超级计算机
天河一号 ——千万亿次超级计算机 2012年6月18日，国际超级电 脑组织公布的全球超级电脑500 强名单中，“天河一号”排名全球第五。 峰值速度 4700万亿次 存储容量 2000万亿字节 24小时功耗 10万千瓦时 总重量 160.27吨
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做不起的实验
举一国乃至数国财力 欧洲强子对撞机 耗资巨大 风洞试验设施 实验对象繁多 新药开发、新材料开发 实验中得不到的物理量 如何测量超高温、超高压 聪明的做实验：以计算机模拟实验
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巨大的挑战
持续增长的对计算速度的要求
随着应用的不断发展与提高，现有计算机速度 的提升赶不上对计算速度要求的提高； 尤其是复杂科学计算、数字模型分析、仿真模 拟、工程问题等需要大规模数据量和复杂计算的 应用领域； 任何计算和处理应在可接受的时间内完成，然 而，要想进一步提高单一处理器的运算速度是受 到限制的。