把准高性能计算时代脉动

高性能计算被视为计算机科学与工程的“皇冠”。近年来，各国频繁启动国家层面的研发计划。所谓的高性能计算，其与一般计算相比，本质特征在于“算力聚合”，它的计算能力比一般计算机的计算能力要高出一个数量级。高性能计算通过聚合结构，使用多台计算机和存储设备，以极高速度进行计算，帮助人类探索科学、工程及社会领域中的一些世界级重大难题。 

高性能计算的发展历史。1964年控制数据公司推出了CDC6600计算机。该型号计算机由西摩·克雷设计，综合采用了当时多项领先的技术，包括硅晶体管、多功能单元并行技术、专用I/O处理机等。CDC6600每一秒能执行三百万条指令，与当时其他型号的计算机相比，至少快3倍以上，其在算力的统治地位保持了5年之久。自此，高性能计算成为一个新术语，CDC6600通常被认为是第一台高性能计算机，西摩·克雷也被公认为“高性能计算机之父”。 

自诞生以来，高性能计算的发展可以大致划分为四个阶段。 

第一个阶段是“向量机时代”，伴随着1975年Cray-I计算机的问世，向量机成为高性能计算机的主流，向量部件、向量流水线、向量化、向量编译等向量化技术蓬勃发展。 

第二个阶段是“并行处理时代”，在20世纪80年代后期，使用分布式内存的大规模并行计算在高性能计算领域大行其道。思维机器公司在1985年推出的CM-1是一台典型的大规模并行计算机，每个CM-1微处理器都配有4K比特随机存取存储器，基于超立方体的阵列被设计为同时对多个数据点执行相同的操作，即以单指令、多数据方式执行任务。CM-1最高可装配65536个独立处理器，每个处理器都非常简单，一次处理一位。在这个阶段中，并行向量机、对称多处理机、非一致性存储结构等技术迅速发展。 

第三个阶段是“微处理时代”，在2000年初，基于微处理机的集群系统在高性能计算领域声名鹊起。与其他并行处理系统的核心区别在于，集群没有专用的、定制的硬件或软件，而是由廉价的个人计算机通过高速网络连接构成。在这一时期，多级互联网络、胖树和网格等成为新的研究热点。 

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