高性能计算机

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇高性能计算机范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

高性能计算机范文第1篇

论坛嘉宾现场访谈

在很多人印象中，高性能计算机既遥远又神秘，似乎只有科学家们才会与之发生联系。作为世界第六大高性能计算机制造商和国内最大的高性能计算机企业——曙光公司也常常遇到这样的误解。

“过去确实是这样的，高性能计算机是只有极少数的科研机构、政府部门才能够使用的，但现在高性能计算机已经渗透到各行各业。”在参加第十三届中国经济论坛时，曙光公司总裁历军告诉《中国经济周刊》。

12月14日，嫦娥三号探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆，这标志着我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。这背后的英雄便是曙光的高性能计算机。而且不仅仅是嫦娥三号，“神舟”、“玉兔”、“天宫”背后也统统都有曙光的身影。

超级计算机为宇宙飞船在目标轨道计算、空间碎片定轨计算、控制飞船入轨、发射气象气候监测、飞船发射窗口设计等方面，做出了其他信息化设备无可替代的贡献。

但是，如果你将这看作是高性能计算机的主要作用就大错特错了，你所吃的米饭得益于杂交水稻技术，而这是通过高性能计算机进行基因配对的；你所观看的电影，其中的特效让人心驰神往，这是通过高性能计算机完成的；你的小汽车消耗的汽油，是通过高性能计算机模拟找到的油田生产的；你每天关注的PM2.5数值可以通过高性能计算机进行分析和预测；你每天用手机刷微博、玩微信、逛淘宝，背后全部是高性能计算机……

“随着基于高性能计算机的云计算技术和大数据分析的普及，我们可以肯定高性能计算机将会成为未来一个重要的生产工具，各行各业都会使用到，特别是对传统的制造业，会带来翻天覆地的变化。”历军说。

“传统的中国制造业主要依靠人力成本的优势，而未来的中国制造要想继续成功，就要更多依靠技术创新，高性能计算机能够为科技创新提供基础性的支撑，给中国制造的转型升级提供无穷的可能性，未来我们应该叫高科技制造业。” 历军补充说。

高性能计算机范文第2篇

曙光公司副总裁聂华在不久前参加全国高性能计算(HPC)学术年会中曾表示：预计完全自主知识产权的千万亿次超级计算机曙光6000将于2010年推出。但由于国产龙芯CPU尚在研发当中，所以明年4月份以前不会面世。曙光6000研发成功后，预计将服务于国家华南超级计算中心。

曙光6000将采用异构计算的结构，支持不同的处理器，最大的不同在于天河一号用的是“英特尔CPUAMDGPU”，而曙光6000将采用完全自主设计和拥有全部知识产权的国产龙芯处理器，“普通CPU+国产龙芯处理器”的组合。国产处理器成为曙光6000最备受关注的原因之一。

众所周知，曙光6000的研发成功代表着国产高性能计算机研发跨出重要一步。曙光6000与曙光5000等之前的高性能计算机不同――为了突破千万亿次大关，曙光6000将采用全新内部架构，并且支持异构集群，也就是说既使用普通x86处理器，也有龙芯处理器。

高性能计算机范文第3篇

关键词：高性能计算机；光互连网络；结构分析

1、光互连的分类和原理以及WDM技术的原理

光互连根据传输介质的不同可以分为两类：波导光互连与自由空间光互连。

（1）波导光互连的原理

携带数据的光由二极管激光器发射出来，进入光束传输介质集成光波导中，由于光波导的外层折射率大于芯层折射率，此时光的入射角恰好满足全反射的条件，光束发生全反射从而沿着光波导进行传播直到被另一端的光探测器接收到，这样就实现了光互连的效果。

（2）自由空间光互连的原理

在数据发送端有发射端调制光发送器负责发送携带数据信号的光束，当光束通过光学器件时，在光学器件的影响下光束发生转折或传输受控后到达数据的接收端，接收端的光探测器将接收到的携带数据的光信号转换成为电信号，并进行处理，构成各种拓扑结构的互联方式，从而实现光的宽频带和独立传播无干扰的特性，使得数据的传输速率、互连度及互连密度大大的提高，实现三维空间的光通信。

（3）WDM技术的原理

上面介绍了光互连的原理，但是要想将其应用于网络中使其发挥其优点还需借助一种技术——波分复用技术，即WDM技术。光分复用技术是使用光纤将光进行光频分复用。在光的传输系统的发送端采用复用器将不同波长的光信号组合起来并将信号合并于一根光纤中进行传播，接收端接收光后使用解复用器将不同波长的光信号分离出来并将其分别处理，实现网络的光交换和恢复。

2、高性能计算机光互连网络体系结构

虽然光互换技术等的发展迅速，但是由于高性能计算机系统的高要求，基于光互连网络的体系结构等的技术研究的需求仍十分迫切。高性能计算机光互连网络体系结构是指目前光互连交换网络中的关键部分，包括：可扩展的互连网络的拓扑结构、报文缓存、路由策略、仲裁策略、聚合通信机制等等。下面以基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系结构为例，依次对这几个方面进行分析。

（1）基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的拓扑结构

在高性能计算机的系统结构中，其互联网络一般采用的是层次式的互连性拓扑结构，如胖树结构，以其为例。该系统一共有64个计算结点，各个结点内有4—32个SMP，其中16个SMP构成一个SMP簇，每个SMP簇是按胖树结构来构成系统内部的互连网络的。结点间的互连链路从叶结点开始向根节点延伸的过程中逐渐增多，就连向根部伸展的枝杈也不断变粗。SMP簇中的16个SMP可以直接的传递信息和数据，不同的SMP簇之间的信息和数据的传递是通过叶结点和中心交换结点来完成的。因此，胖树结构具有许多的优点：低延迟、可扩展连接、高宽带等，但是目前的互联网的性能有限，想在高性能计算机内全采用胖树结构而使其发挥优势仍然是个难题。

（2）基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的路由策略

该体系的路由交换结点是根据波长分离器进行设计的。波长分离器可以综合空分和波长光的路由，因此具有波长路由的选择功能，是该系统的核心器件。波长分离器可看成是具有多个可输入输出的2×2光交换设备。通过波长分离器可使特定波长聚集进入上层的路由节点中，其他波长不能进入只能留在原来那一层内。这样就实现了不同波长的光的分离的目的。其优点是在同层次上可以实现波长的重复使用，大幅度减少了整个系统所需的波长信道的数量。

（3）基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的通信机制

互联网的处理器间的通信分为：超叶结点的内部通信和超叶结点之间的通信，其中内部通信是由基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的拓扑结构以及通信的机制来决定的，而结点之间的通信是由光互连网络的特定波长信道实现通信的。其通信机制大致为：每两个超叶结点之间的通信需要其互为兄弟结点才能够实现，即第一层子树的结点只能和一层次子树的结点进行通信。

（4）基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的报文缓存和仲裁策略

基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的仲裁策略是由Hybrid MAC协议来实现仲裁访问的。Hybrid MAC协议有两种形式：A类是控制报文，只有几十个字节的报文，数据很少，一般是存储器一致性控制报文，用于预约访问控制和一些延迟要求高的小信息；B类是数据报文，数据很多，如存储数据块报文，它比A类大几个数量级，可达到几万字节，因此可用于传输大尺寸的报文。Hybrid MAC协议对这两种类型的报文都支持。Hybrid MAC协议采用的策略是包括基于预分配和预约的混合策略，因此可实现低延迟和没有冲突的通信。仲裁过程的实现是这样的：在每个通道上，预约控制报文（RCP）与存储数据块报文（MDP）是共同传输的。其中RCP以广播方式进行传输，其每个预约项都明确的标明了这次通信的波长通道、报文大小以及目的结点，而且控制报文传输周期的发送。存储数据块报文是在数据报文的传输周期的内分槽发送的，其中各个槽最多可同时在C个波长信道上进行数据的发送。在此期间，只要求数据报文在传输周期内发送完即可，其存储的数据块长度可以发生改变。每个结点都存在一个光接收器阵列，该阵列可接受几乎所有波长的信号，因此MDP可在任何可以使用的波长信道上进行传播。在结点发送RCP前必须等待预约周期的到来，预约周期中，在信道上结点会广播自己的预约的消息，接着数据报文的传输周期内就可以传输存储数据块地报文了。因此基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系具有明显的双模态特性。

3、基于波长分离器的高性能计算机光互连网络体系的性能分析

首先，胖树拓扑结构的采用以及光互连代替电互连链路，使得有足够的点到达点链路带宽，可以充分的发挥出胖树拓扑结构的优点；层次式结构可以在不增加整个系统的波长信道的总数的前提下也可获得优良的可扩展的性能；底层超叶结点的设计 可以大幅度的节省信息的传递时间，减轻了网络的负担。

其次，互联网的延迟性能良好。波长分离器的特殊设计以及波长路由的寻址实现使得数据传输的速率可视为光速，因而延迟性能良好。

再次，采用空分复用技术和波分复用技术增强了整个系统的可扩展性。波长分离器允许同一层次的波长通道的重复使用，因而大幅度的减少了整个系统所需的波长信道的数量，因而系统的可扩展性增强了。

最后，双模态特性不必采用可调光收发器，也不浪费专用的控制信道，从而实现了低延迟和没有冲突的处理器之间的通信。

参考文献：

[1]王景存，王沁，张晓彤. 高性能光互连机群网络接口卡的设计与实现[J].计算机工程，2006，（06）.

[2]齐星云，陈永然，窦文华. 基于SOA光开关的高性能计算机全光互连网络[J].华中科技大学学报，2007，（03）.

[3]齐星云，窦强，陈永然. BOIN:一种新型无缓存高性能计算机光互连网络[J].电子学报，2008，（11）.

高性能计算机范文第4篇

高性能计算的7大变化

千万亿次的梦想与现实

上下求索

――不同企业发展千万亿次计算的技术路线

以前，大家公认高性能计算机是一个国家综合实力的体现，因为它是大量科学研究的基础工具。现在，我们可以说，高性能计算机是商业应用的生力军，一方面，人们需要更快速度的计算机，因此计算速度达到千万亿次的HPC成为人们努力的一个目标；另一方面，从2002年开始，高性能计算机市场进入了一个高速发展周期，为了适应应用需求的多样化，商品化、标准化以及好用性、平民化也已经成为今天HPC发展必须要考虑的重要因素。在这一大背景下，我们可以看到HPC发展中的几大变化。

1．应用――研究与商业应用并举

在高性能计算的性能方面，国际上有TOP500排行榜，国内有TPO100排行榜，它们是国际与国内HPC发展与应用的一个标竿。

同前几次TOP500相比，2006年第28届的TOP500在应用领域并无太大变化，工业、科研和学术仍是超级计算机应用最为广泛的领域;保密、厂商和政府方面应用的系统数量基本未变。在商业和工业用户安装的224台系统中，IBM系统占121台，HP系统占116台，这就表明这两家公司已从总体上垄断了这一重要的市场段。IDC的数据也佐证了这一观点。在2006年，HP在高性能计算领域处于领先地位,占有33％的市场份额，IBM的市场份额则达到了28％，不过IBM在大型组织中部署的HPC，如蓝色基因等数据较多。第三名是Dell公司，占到17％，而Sun第四，占到10％。

美国是HPC系统最大的用户，以308台的总数傲视群雄。欧洲用户的数量略有回升，达到95台，高于亚洲用户的79台。在欧洲，英国用户的数量最多，德国次之。在亚洲国家中，日本最多，中国的安装台数在所有国家中位居第五。

在2006年中国高性能计算机性能TOP100排行榜中，石油勘探、工业应用和高校科研是高性能计算机在国内的三大主要应用领域，比率超过了57%。网络游戏是国内高性能计算机的新兴应用领域，从去年的3套增加到了今年的9套。总体而言，2/3以上的系统都直接用在了工业或商业领域；相反，纯粹针对科研的科学计算系统比率减少。从地理分布来看，国内早期高性能计算应用主要集中在北京、上海两地，但近两年，高性能计算系统的分布明显呈分散化，分布在全国20多个省市。不过，总体来说，经济较发达的地区，高性能计算机的数量也较多，这二者之间具有一定的正相关性。

对比后我们发现，与国际高性能计算机的使用相比，中国的高性能计算的工业应用程度不高，其中以石油勘探、地震资料处理最为成功（但现在越来越多的ISV 支持PC 集群，使高端市场受到很大冲击）。目前中国的高性能计算市场更多地集中在教育和科研领域。同时我们发现，在许多工业领域，如汽车、航空航天器的设计制造、石油勘探、地震资料处理及国防（核爆炸模拟）等，科学计算已经成为首选研究方法。在教育、科研领域，高性能计算有着更广泛的施展空间，在生命科学、材料设计、气象气候研究等学科中已成为科学研究的必备工具。

2．体系结构――集群独占花魁

HPC常用的体系结构包括MPP（大规模并行处理）、SMP（对称多处理系统）、集群等。集群是其中成本最低的一种体系结构，它随着HPC需求的增加而逐渐流行起来。目前它已经成为采用最多的HPC体系结构。

集群就像搭积木一样，利用商品化的工业标准互联网络，将各种普通服务器或者工作站连接起来，通过特定的方法，向用户提供更高的系统计算性能、存储性能和I/O性能，并具备单一系统映象（SSI）特征的分布式存储并行计算机系统。与SMP、MPP等相比，集群性能价格比高，可靠性、可扩展性、可管理性强，应用支持性好等优势都得到了用户的认可。

在2006年TOP500中，最常用的体系结构仍为集群系统，高达359台，占系统总数的72%。2006年的中国TOP100排行榜显示，超过70%的系统都采用了集群体系结构。值得关注的是，有26套是刀片服务器集群系统，HP和IBM分别占有13套和11套。在这26套系统中，有17套用于石油勘探，6套用于网络游戏。由此可见，采用刀片服务器搭建集群将是国内HPC应用的一大趋势。

集群系统流行有以下几个原因：

第一，一方面，行业应用逐渐成熟，并走向标准化，对高性能计算机的需求也随之不断增长；另一方面，构成集群的商品化部件越来越标准化，性能不断提高，这些都为HPC走上平民化的轨道提供了基础。而集群是HPC平民化最为合理的实现方式。专家预估，集群系统将走向标准化，进一步推动集群系统的发展和普及。

第二，集群系统能有今天的地位，很重要的一个原因就是Linux操作系统的发展。在TOP500中， Linux系统伴随着集群系统的兴起有不凡的表现，1998年只有一套，但是到2005年已经达到371套，占到了TOP500的74.2%。透过TOP500看高性能计算技术的发展，Linux与集群应该是我们需要重点关注的焦点之一，Linux和集群技术的日益普及已经深刻影响了高性能计算产业的发展，并推动中国高性能计算产业进入一个泛高性能计算时代，俗称“平民化时代”。

3．节点――刀片节节上升

刀片服务器的应用领域正在不断扩大。正如上文所言，在高性能计算领域，刀片服务器的魅力正在不断增强。经历了从最初1999年诞生，到其后的虚拟化，以及服务器整体性能提升和2005年刀片式服务器的专用化研究，刀片服务器产品在多核、低功耗、虚拟化技术的推动下，已完成从最初一味追求高计算密度的第一代刀片，发展到了强调整体综合性能、高生产力的第三代刀片产品。

中国大庆石油管理局就采用了惠普的HP BladeSystem构建了一个包含656节点的高性能计算机系统。该系统部署在大庆油田研究院，集群刀片系统承担着地震资料处理的重任，它由1432颗处理器组成的刀片系统组成，浮点计算能力超过了每秒9.8万亿次，位居中国刀片系统集群榜首。放眼未来，刀片系统必将成为企业级用户构建适应性IT基础设施提升竞争力的首选系统。

曙光公司总裁历军在一次产品战略会上表示，刀片系统的用途将不仅仅限于服务器、存储等后台设备，也许有一天，刀片式的工作站、刀片式的台式机也将出现在用户的面前。刀片系统的管理也不限于后台，也许网络管理员还会通过网络管理到每个人的刀片台式机，进一步提升系统的效能与成本，“一切都是刀片”不是不可能。

中国惠普的陈鸣先生认为，用刀片构建HPC，相比用机架式服务器构建HPC，具有几个优势：可以节省机柜空间，系统密度高；节省电力，刀片系统的能耗明显比机架系统低;三容易部署与管理，刀片采用模块化架构，需要就可以插入，没有太多的线缆，都在机架内完成；集成了网络设施，可以配置10G光纤通道与InfiniBand等。

未来的两到三年，刀片式服务器将以其高密度、快速部署与维护、全方位监控管理融合、高可扩展性、高可用性等，全面取代机架式服务器，成为高性能计算中集群体系架构所采用的主力。甚至由专家预言，基于刀片式服务器的集群系统将从2006年开始快速进入市场。

4．操作系统――Linux受到热捧

在构建HPC时，一般常用的操作系统包括Linux、Unix、Mixed、BSD Based、Mac OS等。Unix大家比较熟悉，包括IBM AIX、HP UX、Sun Solaris等。Unix伴随着64位RISC处理器技术的发展进入了全盛时代。高端计算机应用首先进入了“64位RISC＋Unix”计算的新阶段，Unix随之进入了全盛时期，成为最热门的技术，市场容量超过几百亿美元。甚至有人说：“地球是在Unix系统上运转的！” Unix的未来前途在高端，它将继续在企业级服务器、中档高端服务器市场中占领先地位。基于BSD的系统与Unix系统类似，而FreeBSD 和 Linux 一样是个免费的，最主要的差异是，Linux是从头到尾重新发展的, 而FreeBSD是基于4BSD(柏克来大学软件)发展而来，且FreeBSD是比较封闭的。

不容否认，开源的Linux更受用户欢迎，在HPC中的增长令人刮目相看。从TOP500的数据可以看出，HPC操作系统的发展与变迁。2000年，TOP500中采用Unix占到了65％，而到了2006年，TOP500中采用Linux却占到了74％。

目前，在2006年下半年的TOP500中，在操作系统方面，Linux仍是应用最为广泛的操作系统，其上涨势头较快，从一年前的318台上升到376台。而Unix的使用量则相反，降幅很大，从一年前的154台下降到86台。另外，TOP500中有32台机器使用了混合型操作系统，这也是一个值得关注的方面。

5．处理器――多核处理器趋热

在HPC中应用的处理器多种多样，其中包括Intel的Xeon、酷睿Dual Core、安腾，AMD的单核与多核Opteron，IBM的PowerPC、Power，HP的PA-RISC、Alpha，Sun与富士通的SPARC64等。

我们可以为2006年下半年的TOP500中使用的处理器排序。使用最多的仍为Intel处理器，这样的系统总共有261台（占总数的52.2%），与一年前的333台(占66.6%)相比，呈下降趋势。使用AMD Opteron系列处理器构建的系统达到了113台(占22.6%），一年前仅为55台（占11%），这也使AMD处理器一举超越了IBM Power处理器，成为TOP500使用第二多的处理器。实际上，使用IBM Power处理器的系统也出现了小幅攀升，从一年前的73台增加到93台。

双核处理器已经得到广泛使用。在TOP500中有76台系统使用了AMD Opteron双核处理器，显示了Opteron双核处理器的强大生命力；而31台采用最新Intel Woodcrest双核芯片的系统也给人以深刻的印象。同时，双核安腾和Power等也被普遍采用，双核处理器很快就成为HPC的主流。

专家估计，四核处理器将很快在HPC中应用。设在美国得克萨斯大学奥斯汀分校的得克萨斯高级计算中心（TACC）正与Sun公司联合开发具有超过400Tflops峰值计算能力的超级计算机系统。该系统基于Sun Fire x64（x86, 64位）高性能服务器和Sun StorageTek磁盘与磁带技术；配备13000多个AMD公司预计2007年中期开始批量生产的四核微处理器；主存储容量为100TB，磁盘存储容量为1.7PB。

6．互联――千兆以太网

与InfiniBand双雄争霸

网络是集群中各个节点相互连接和协同工作的基础。在实际的集群系统中，通常采用有两套彼此独立的网络。一套是普通百兆以太网，用于系统管理和文件服务等普通网络通信,另一套是高速网，主要负责并行计算的消息传递和数据交换。在TOP500中，集群采用的高速网主要有Gigabyte Ethernet、10Gb Ethernet、Myrinet、InfiniBand、PathScale的Infinipath、IBM的SP网络、Dolphin SCI、SGI的Numa－Link、Gray的RapidArray等。而集群中使用最广泛的高速通信网络为千兆以太网和InfiniBand。

在2006年的TOP500中，Gigabit Ethernet（千兆以太网）仍然是使用最多的系统互连网络，但采用数量已经从6个月前的256台下降到213台。而采用InfiniBand技术的系统则从6个月前的36台增长为78台，显示出该网络的强劲发展势头。

采用千兆以太网的优势在于：千兆以太网提供10倍于快速以太网的传输交换性能，并与现有的10/100Mbps以太网标准、CSMA/CD协议完全兼容，同时千兆以太网支持以太网、快速以太网的802.1QVLAN标准、802.1p优先级标准及802.3x流量控制协议，将使企业能够在升级至千兆性能的同时，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具；千兆以太网具有更有效的带宽优势，并且具有良好的发展空间，10G以太网技术与基于以太网帧层及IP层的优先级控制机制和协议标准及QoS支持技术日趋成熟，为高要求服务质量提供了保证基础。

InfiniBand 完备的通信协议和网络底层的实现技术借鉴了以太局域网、光纤通道存储网络和广域网络的研究经验，因此具有很强的通用性。由于InfiniBand具有工业标准、10Gb/s高性能的互联、成本低廉、高QoS和RAS性能等诸多特点，得到了越来越广泛的应用。InfiniBand总线拓扑结构是基于分组交换点到点连接的fat tree结构，有很好的扩展功能。它既能以PCB的形式提供芯片与芯片的互联，还能以电缆线的形式提供“out of the box”设备与设备之间的互联。每个单独的链接通道是4根信号线组成的双向数据通道，双向理论带宽是5Gb/s。InfiniBand体系结构中包含5个基本层，自下向上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层和上层软件应用层，其中前4层是通过硬件完成的。在InfiniBand结构中还单独定义了一个Subnet Manager的概念，它用来配置网络单元、错误报告、链接错误排除、机箱管理等等。InfiniBand每个单独的链接通道是4根信号线，2根输入、2根输出，每个数据方向是2.5Gb/s的带宽，目前的DDR方式能够达到单通道单方向5Gb/s带宽，在DDR方式下的双向带宽是10Gb/s。而且不同的通道之间还可以组合成为一个端口，这样带宽就可以成倍的增长。由于目前InfiniBand支持到DDR，所以最高的理论带宽是60Gb/s。

从近几年来TOP500中所采用的网络的数量变化可以看出，Myrinet作为经典的高速网络在TOP500中一直占有较大份额，但2005年被迅速增长的千兆以太网超过；而InfiniBand方兴未艾，从2003年出现以来，每年以大约三倍速增长，发展势头甚至超过了千兆以太网。可以预测，未来几年InfiniBand将成为集群高速网络的增长点。

7．存储――需求直线增长

增强计算能力的重要性不言而喻，因为科学家们要依靠计算机模型来模拟极端复杂的现象，如全球气候变暖、地震运动、核聚变以及全球疾病传播等。计算机模拟使科学家们能够深入了解这些过程，而这是通过常规的观察或实验无法实现的。美国总统信息技术顾问委员会（PITAC）2005年认为，强大的计算能力对于保持美国的经济竞争力，确保美国在科学技术领域的领导地位，以及维护美国的国家安全，都是至关重要的。

高性能计算机范文第5篇

[关键词]高性能计算；数据处理能力；石油勘探；云计算技术

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.055

1 高性能计算在石油勘探开发方面的发展趋势

1.1 国外的发展趋势

目前，高性能计算机的性能的速度每年都在快速增长，使其不断向前发展，其应用由主攻科学计算和工程计算领域，延伸到网络信息服务和商业自动化领域。

为了提高性能，降低系统功耗，减少占地空间和解决编程和管理较麻烦等问题，高性能计算机技术在发展的同时不断融入许多新的内容。例如，美国，日本和其他国家试图运用科学和计算机体系结构的发展结合在一起提供一种新的方法，以此开出一条高性能计算机发展的可持续发展道路。同时，基于网格技术和以商业节点为基础的高性能计算系统发展非常迅速，其系统的性价比高，研制速度快，美国和欧洲的许多国家纷纷在这类高性能计算机系统研发上投巨资。为了进一步提高高性能计算机的综合能力，美国正在研究采用包括超导、光互联和超大规模集成电路等多项先进的技术和工艺。此外，基于量子运算的超高性能计算机的研究，目前正处于理论阶段。

1.2 国内的发展趋势

（1）标准化和集成化的需求：将集群技术标准化，促进了高性能计算机生产的快速发展，同时集成化的集群技术，又拓宽了高性能计算机的应用范围。坚持标准化与集成化特性和不断创新技术，高性能计算机的应用前景会越来越繁荣。

（2）集群式高性能计算机的发展：集群体系结构的高性能计算机，指用标准化的互联网络将高性能部件连接起来而形成的。科学计算、事务处理和信息服务应用等工作都可以在这个系统平台上进行。其优势在于它性价比很高并且具有较高的可靠性和可扩展性，低成本和易维护等。随着计算机性能的迅速提升和价格的进一步下降，集群式高性能计算机的应用呈现出了蓬勃景象。

（3）网格计算技术的应用：伴随着高性能计算机和互联网技术的发展，网格计算技术应运而生，是针对复杂的科学计算的一种全新的计算模式。它主要是通过互联网把许多分散在不同地理位置的计算机连接起来，形成巨大的高性能计算机。该技术，在石油勘探开发领域发挥了很大作用，成效令人瞩目。网格计算技术的推广和应用，定会使石油工业的未来更加繁荣。

2 高性能计算在石油勘探开发领域中的应用

在石油工程中，数据的处理不容忽视，一点误差就会带来很大的损失，这就要求计算机系统有非常高的计算能力，尤其在石油勘探中。石油勘探开发是石油工程的重要组成部分，将在石油的勘探开发中采收集的大量数据进行分析，从而判断油储的分布情况。一般是先根据这些数据画出数据场的等值线，再交由专业人员分析油的分布，有多少油，可想而知这样的处理方式必会受到限制。另外等值线是二维的，不能形成三维立体的画面，结果浪费大量的信息的同时又没有得到我们所期望的结果。如果利用计算机技术和可视化技术，就可以从这些庞大的地震勘探数据中构造出三维实体，显示参数，直观地再现油藏的地质构造以及油藏参数在石油开发过程中的变化，给专业人员准确分析和解释原始数据提供了巨大帮助。这样的分析将更加准确，定位更加科学，降低石油勘探开发的成本。因此，为了取得勘探的最佳效益，使用高性能计算处理这些海量数据成为必然，这也成为高性能计算在石油勘探领域高需求的主因。

目前，在石油勘探中从采集数据、分析数据、油气藏描述到开发、钻井乃至管理整个油田生命周期和对生命周期的经济评价，全都靠计算机完成。高性能计算机技术的应用非常广泛，随着科技的发展，不仅应用在石油化工领域，在气象预报、核能模拟和生物工程等领域都得到应用，取得了显著的成绩。尤其在石油勘探开发领域，高性能计算机的应用占据了不可或缺的地位，在许多方面象征着高性能计算机技术的发展水平。

3 高性能计算面临的问题

面对石油勘探行业的特殊性和复杂性，高性能计算如何满足越来越高要求的数据处理能力成为首要任务。但是目前在计算性能、系统建设与运行成本等方面使得高性能HPC集群计算机系统已经面临着许多问题，主要表现在三大方面：

一是CPU处理器性能无法满足对计算能力的需求；

二是石油勘探高速增长的数据和存储扩容越来越不匹配；

三是能耗制约越来越严重，高性能计算机体积大、耗电多以及对计算机房空间、空调、电量需求大。

总的说来，就是传统的高性能计算方法已无法满足目前石油勘探行业对计算能力越来越高的要求和对数据处理的大需求，更无法满足石油勘探发展与应用的需要，这必然导致其会成为制约石油勘探发展的因素。面对这些严峻迫切的问题，如何尽快找到满足高性能计算需求的方法成为石油勘探行业关注的热点。

4 云计算破局石油勘探高性能计算需求

从目前的形式来看，实现灵活的可伸缩性成为解决石油勘探行业面临的三大困境的唯一解决之道。也就是要构建满足石油勘探高性能需求系统的几大重要点：一是使高性能计算机具有可拓展可伸缩性的计算能力；二是能够实现对相当大的存储容量的负载和存储容量的可伸缩性；三是能够对计算能力和资源进行更好的管理。因此，许多业内人士将打破石油勘探高性能计算需求局面的希望投向了云计算。

其实，对高性能计算而言，云计算这个概念并不陌生。例如存在一种早期的云计算模式，它把昂贵的计算资源集中部署和集群应用，这就是已经发展近30年的超级计算中心。但这种高计算服务不同于当前所谈论的云计算。目前的云计算是传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，这些技术包括分布式计算、并行计算、网格计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等。其目的是运用网络把一些较低成本的计算实体整合起来，打造一个具有强大计算能力的系统。如果有效的管理和调度这些用网络连接的计算资源，建立一个计算资源池以服务用户，成为云计算的核心思想。