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巨型机

什么是巨型机?

巨型机是指把多个计算机的计算能力有机地叠加在一起,形成超大型的电子计算机集群。它的运行速度快,每秒可执行几亿条指令;数据存储容量大,规模结构复杂,外围一般配有多样、丰富、功能强大的软件系统,甚至是衡量一国科技实力的重要指标之一。

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什么是巨型机?

什么是巨型机?

巨型机是指把多个计算机的计算能力有机地叠加在一起,形成超大型的电子计算机集群。它的运行速度快,每秒可执行几亿条指令;数据存储容量大,规模结构复杂,外围一般配有多样、丰富、功能强大的软件系统,甚至是衡量一国科技实力的重要指标之一。

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巨型机的组成

巨型机的组成

巨型机主要是由主机、半导体快速扩容器以及磁盘存储子系统三部分组成的。其中,主机部分是由可以高速运算的组件和能高速、大容量存储数据的主存储器共同组成。而半导体快速扩容器和磁盘存储子系统则是在主机存储爆满的时候,充当备用的存储空间使用。巨型机的主机不直接对输入和输出的设备,而是通过前端机或者网络方式进行工作。采用管道接口连接的前端机会负责用户应用程序和数据的前期准备、高速运算后结果的转出、打印和绘画等工作。采用网络方式工作的用户会通过网络使用巨型机,显著地提高其运行效率和利用率。

巨型机技术

巨型机技术

《超级计算机研究报告》里指出,巨型机的技术一般分为三个层次,分别是基础层,中间层和应用层。在现代巨型机的发展过程中,我们为了提高巨型机的性能,正是从技术的三个层次进行改善的。

巨型机技术_基础层

基础层

巨型机的基础层主要是有关巨型机基本原理和使用方法的技术。现代的巨型机主要运用向量运算、多线程处理、向量寄存器等方式,在降低存储流量和频带宽度的同时,增加运算速度。

巨型机技术_中间层

中间层

巨型机的中间层包含从数据存储、高效计算、数据可视化到管理数据等多方面的技术。另外,它作为基础层和应用层的连接层,也帮助巨型机将实施高效计算和大容量存储落实到实际应用中。

巨型机技术_应用层

应用层

巨型机的应用层主要是涉及到其使用场景的技术。随着计算机技术的成熟,科研项目的创新和应用问题的解决都离不开海量数据、高速计算的帮助,巨型机成为了诸多应用领域不可或缺的技术手段。

巨型机技术_基础层

基础层

巨型机的基础层主要是有关巨型机基本原理和使用方法的技术。现代的巨型机主要运用向量运算、多线程处理、向量寄存器等方式,在降低存储流量和频带宽度的同时,增加运算速度。

巨型机技术_中间层

中间层

巨型机的中间层包含从数据存储、高效计算、数据可视化到管理数据等多方面的技术。另外,它作为基础层和应用层的连接层,也帮助巨型机将实施高效计算和大容量存储落实到实际应用中。

巨型机技术_应用层

应用层

巨型机的应用层主要是涉及到其使用场景的技术。随着计算机技术的成熟,科研项目的创新和应用问题的解决都离不开海量数据、高速计算的帮助,巨型机成为了诸多应用领域不可或缺的技术手段。

巨型机的应用

巨型机的应用

巨型机的应用领域非常广泛,有军事、医疗、娱乐、科学等各个方面。除了在大范围天气预报、整理卫星照片、国防安全、石油勘探、探索研究等需要实时处理的领域有巨型机的身影外,在娱乐领域,巨型机也可以应用于保证在线游戏运行时的稳定性。伴随巨型机的不断进步,这些应用领域又能够获得极大地发展;反之,这些应用领域不断出现的新需求又刺激着巨型机的进一步研究与开发。另外,巨型机还能对国民经济、社会发展以及国防现代化建设起到一定的推动作用,如今它已经成为当今世界发达国家竞相争夺的一个战略制高点。

巨型机的发展概况

巨型机的发展概况

  • 早期阶段  

早期巨型机已可以应用多线路运算、存储交叉访问等并行处理技术进行计算。其运算速度达到每秒 5000 万次以上,每秒可获 2000 万个以上的浮点结果。

  • 成熟阶段   

现代巨型机发展分为三个阶段:

  1. 第一阶段的巨型机拥有 64 个处理单元,使用向量流水处理计算。
  2. 第二阶段的巨型机配备向量、标量、地址等暂存器,主频升至 80 兆赫,每秒可获 8000 万个浮点结果。
  3. 第三阶段的巨型机性能更强,采用多处理机结构、多向量阵列结构等技术,主频达 50-160 兆赫,每秒可获 5-10 亿个浮点结果。

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