云计算与高能物理应用
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Today’s Architecture: Heat becoming an Sun’s Surface unmanageable problem!
Rocket Nozzle Nuclear Reactor 2,048
10,00
0
32,76 8
To Grow, To Keep Up, We Must Embrace Parallel Computing
截止到2016年6（中国互联网信息中心） • 中国网民： 7.10亿，普及率51.7 %，同比提升3.1 %
– 2008年以后全球第一
• 手机网民6.56亿，同比增加3656万，占比92.5 % • 农村网民1.91亿，占比26.9 % • 中国总域名3698万，网站总数454万 一个无处不网、无时不网、人人上网、时时在线的时代！
Power Density (W/cm2)
1,000
100 4004 8008 8080
8086 8085 286
Hot Plate 386 486 ‘90 ‘00 ‘10 Pentium® processors
Parallelism Opportunity 80X
10
GOPS
128
1 ‘70
‘80
– 运算能力足以超过ENICA
• 1974年4月1日，Intel推出了自己的第一款8位微处理芯片 8080 • 1974年12月，电脑爱好者爱德华.罗伯茨（E.Roberts） 发布了自己制作的装配有8080处理器的计算机“牛郎 星”，这也是世界上第一台装配有微处理器的计算机
6
摩尔定律持续多久
• 在过去近30年时间，摩尔定律多次被人企图否定，
吉尔德
14
云计算形成与概念提出
• 摩尔定律
– 过去二十年：计算速度和存储容量由于微电子的发展，CPU的性 能提高了3500倍；内存和硬盘的价格却下降了4.5万倍和360万 倍
• 吉尔德定律
– 主干网的带宽每6个月增长一倍，网络费用将趋于免费 – 单机进入网络，离线进入在线时代！
• 虚拟化、软件工程、分布式计算等技术快速发展
• 2006年8月9日，Google首席执行官埃里克·施密特首次提 出“云计算”（Cloud Computing）的概念 • “Cloud Computing”英文单词在2006之前不存在，
美国国家研究推进机构CNRI董事长
罗伯特·卡恩
Google公司副总裁兼首席互联网顾 问
文特·瑟夫
因为在TCP/IP协议方面所取得的杰出成就，他们在2004年荣膺图灵奖， 2005年获得美国总统颁发的总统自由勋章。
10
万维网之父
Tim BernersLee （1955）
伯纳斯.李1989年在欧洲核子中心（CERN）将超文本引入互联网， 创建 万维网协议HTTP和HTML，做出了这一改变人类历史文明的发明。其实， WWW原本是为了方便世界各地的物理学家进行交流，但是CERN十分 慷慨，将它献给了全人类。 2004年成为全球最大的技术类奖——千年技术奖的首位获奖者，现任万 维网联盟 ( WWW Consortium）主席
13
吉尔德定律
• 吉尔德定律(Gilder’s Law) 又称为胜利者浪费定律 • 由乔治·吉尔德提出，最为成功的商业运作模式是价格最低的资源将会 被尽可能的消耗，以此来保存最昂贵的资源。 • 在蒸汽机出现的时代，因为蒸汽机的成本已经低于当时传统的运输工 具马匹，因此聪明的商人开始了蒸汽机的使用。如今最为廉价的资源 就电脑及网络宽带资源。 • 在未来25年，主干网的带宽每6个月增长一倍，其增长速度是莫尔定 律预测的 CPU 增长速度的3倍并预言将来上网会免费 • 在美国，今天已经有很多的ISP向用户提供免费上网的服务
2004 16
2006
2008
2010
2012
2015
Intel Developer Forum, Spring 2004 - Pat Gelsinger
• Intel认为：多核化可以继续提升处理器能力 • Intel CPU：E7-8870 2.5G (10 cores)
– 1000亿次FLOPS，计算能力是ENIAC(300FLPS)的 3.3亿倍
但是所阐述的趋势一直延续至今，且仍不同寻常 地准确 • 但是，单个处理器性能难以按照摩尔定律的要求 继续每18个月翻一番
– 散热问题：目前Intel处理器核心的能量密度已经接近 火箭喷射器 – 工艺问题：一旦芯片上线条的宽度达到纳米（10-9米）
7
多核技术
按照摩尔定律发展，CPU的能 量密度将超过太阳表面！？
云计算与高能物理应用
1
报告提纲
• 云计算发展历程
• 技术架构和关键技术
• 主流开源系统
• 高能物理应用
2
计算机发展
网络时代 微型机 小型机 (60-70年代) 大型机 (40-50年 代)
3
(70-80年代)
大型机和小型机时代
• 设备昂贵，多终端共享主机 • 只能限制在一个机房中
4
摩尔定律
• 1965年，英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔 （Gordon Moore）提出（时任仙童半导体公司工程师）， 后又多次修正 • 三个版本：
8
计算虚拟化
• 单颗CPU计算能力之强，甚至超过以往的大型机
• 但是，普通服务器的CPU利用率却不足30%
• 把一台机器虚拟成多台机器，提供给不同的应用
或者用户使用
• 这就是虚拟化技术，这跟当初的大型机的使用模
式是何等的相像！
– 其中，网络是关键
9
互联网之父
Robert E. Kahn （1938） Vinton G. Cerf （1943）
11
中国互联网的起步
• 1993年3月2日，高能所租用国际卫星信道建立的64Kbps 专线正式开通，成为我国连入国际互联网的第一根专线
• 1994年5月，高能所利用一台PC服务器在Linux操Байду номын сангаас系统 上建立了国内第一个WWW网站——中国之窗
中国第一条Internet专 线
中国第一台网页服务器
12
中国互联网发展现状
1. 集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就
翻一倍。 2. 微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一 半。 3. 用一个美元所能买到的计算机性能，每隔18个月翻两 倍。
5
微型机时代
• 1971年1月，INTEL研制成功了第一枚能够实际工作的微 处理器4004
– 该处理器在面积约12平方毫米的芯片上集成了2250个晶体管
Rocket Nozzle Nuclear Reactor 2,048
10,00
0
32,76 8
To Grow, To Keep Up, We Must Embrace Parallel Computing
截止到2016年6（中国互联网信息中心） • 中国网民： 7.10亿，普及率51.7 %，同比提升3.1 %
– 2008年以后全球第一
• 手机网民6.56亿，同比增加3656万，占比92.5 % • 农村网民1.91亿，占比26.9 % • 中国总域名3698万，网站总数454万 一个无处不网、无时不网、人人上网、时时在线的时代！
Power Density (W/cm2)
1,000
100 4004 8008 8080
8086 8085 286
Hot Plate 386 486 ‘90 ‘00 ‘10 Pentium® processors
Parallelism Opportunity 80X
10
GOPS
128
1 ‘70
‘80
– 运算能力足以超过ENICA
• 1974年4月1日，Intel推出了自己的第一款8位微处理芯片 8080 • 1974年12月，电脑爱好者爱德华.罗伯茨（E.Roberts） 发布了自己制作的装配有8080处理器的计算机“牛郎 星”，这也是世界上第一台装配有微处理器的计算机
6
摩尔定律持续多久
• 在过去近30年时间，摩尔定律多次被人企图否定，
吉尔德
14
云计算形成与概念提出
• 摩尔定律
– 过去二十年：计算速度和存储容量由于微电子的发展，CPU的性 能提高了3500倍；内存和硬盘的价格却下降了4.5万倍和360万 倍
• 吉尔德定律
– 主干网的带宽每6个月增长一倍，网络费用将趋于免费 – 单机进入网络，离线进入在线时代！
• 虚拟化、软件工程、分布式计算等技术快速发展
• 2006年8月9日，Google首席执行官埃里克·施密特首次提 出“云计算”（Cloud Computing）的概念 • “Cloud Computing”英文单词在2006之前不存在，
美国国家研究推进机构CNRI董事长
罗伯特·卡恩
Google公司副总裁兼首席互联网顾 问
文特·瑟夫
因为在TCP/IP协议方面所取得的杰出成就，他们在2004年荣膺图灵奖， 2005年获得美国总统颁发的总统自由勋章。
10
万维网之父
Tim BernersLee （1955）
伯纳斯.李1989年在欧洲核子中心（CERN）将超文本引入互联网， 创建 万维网协议HTTP和HTML，做出了这一改变人类历史文明的发明。其实， WWW原本是为了方便世界各地的物理学家进行交流，但是CERN十分 慷慨，将它献给了全人类。 2004年成为全球最大的技术类奖——千年技术奖的首位获奖者，现任万 维网联盟 ( WWW Consortium）主席
13
吉尔德定律
• 吉尔德定律(Gilder’s Law) 又称为胜利者浪费定律 • 由乔治·吉尔德提出，最为成功的商业运作模式是价格最低的资源将会 被尽可能的消耗，以此来保存最昂贵的资源。 • 在蒸汽机出现的时代，因为蒸汽机的成本已经低于当时传统的运输工 具马匹，因此聪明的商人开始了蒸汽机的使用。如今最为廉价的资源 就电脑及网络宽带资源。 • 在未来25年，主干网的带宽每6个月增长一倍，其增长速度是莫尔定 律预测的 CPU 增长速度的3倍并预言将来上网会免费 • 在美国，今天已经有很多的ISP向用户提供免费上网的服务
2004 16
2006
2008
2010
2012
2015
Intel Developer Forum, Spring 2004 - Pat Gelsinger
• Intel认为：多核化可以继续提升处理器能力 • Intel CPU：E7-8870 2.5G (10 cores)
– 1000亿次FLOPS，计算能力是ENIAC(300FLPS)的 3.3亿倍
但是所阐述的趋势一直延续至今，且仍不同寻常 地准确 • 但是，单个处理器性能难以按照摩尔定律的要求 继续每18个月翻一番
– 散热问题：目前Intel处理器核心的能量密度已经接近 火箭喷射器 – 工艺问题：一旦芯片上线条的宽度达到纳米（10-9米）
7
多核技术
按照摩尔定律发展，CPU的能 量密度将超过太阳表面！？
云计算与高能物理应用
1
报告提纲
• 云计算发展历程
• 技术架构和关键技术
• 主流开源系统
• 高能物理应用
2
计算机发展
网络时代 微型机 小型机 (60-70年代) 大型机 (40-50年 代)
3
(70-80年代)
大型机和小型机时代
• 设备昂贵，多终端共享主机 • 只能限制在一个机房中
4
摩尔定律
• 1965年，英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔 （Gordon Moore）提出（时任仙童半导体公司工程师）， 后又多次修正 • 三个版本：
8
计算虚拟化
• 单颗CPU计算能力之强，甚至超过以往的大型机
• 但是，普通服务器的CPU利用率却不足30%
• 把一台机器虚拟成多台机器，提供给不同的应用
或者用户使用
• 这就是虚拟化技术，这跟当初的大型机的使用模
式是何等的相像！
– 其中，网络是关键
9
互联网之父
Robert E. Kahn （1938） Vinton G. Cerf （1943）
11
中国互联网的起步
• 1993年3月2日，高能所租用国际卫星信道建立的64Kbps 专线正式开通，成为我国连入国际互联网的第一根专线
• 1994年5月，高能所利用一台PC服务器在Linux操Байду номын сангаас系统 上建立了国内第一个WWW网站——中国之窗
中国第一条Internet专 线
中国第一台网页服务器
12
中国互联网发展现状
1. 集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就
翻一倍。 2. 微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一 半。 3. 用一个美元所能买到的计算机性能，每隔18个月翻两 倍。
5
微型机时代
• 1971年1月，INTEL研制成功了第一枚能够实际工作的微 处理器4004
– 该处理器在面积约12平方毫米的芯片上集成了2250个晶体管