關于超級計算機的現狀和我國的發展計劃. 在Ppt文件中，愛文共享的信息具有豐富的相關文檔，每天都有成千上萬的行業名人共享最新信息.

超級計算機的現狀和中國的發展計劃. 接下來，我將代表國家超級計算機天津中心，主要介紹“天河一號”及其在融合領域的合作進展. 該中心和天河一號介紹了未來國家超級計算天津中心的關鍵研發方向和資源更新計劃**超級計算機的現狀和國內發展計劃HPC發展戰略和情況第一部分**天河No.2萬億次從萬億次到萬億次兩年前，性能每年提高了兩倍，第一臺商用巨型機器問世了. 超級計算機的狀況和發展計劃PFlops petaflops每年的時間間隔超級計算機的性能提高了1億倍，即平均每年性能提高了近1000萬倍. 這個速度非常驚人. 那么，我們如何認為超級計算機可以實現如此快速的性能提升呢？ ****超級計算機的狀態和發展計劃改善超級計算機性能的三駕馬車頻率，指令級并行度，并行度并行度足夠寬（成千上萬個節點），并且深度足夠深（內核間，異構，SIMD，指令級））多年來提高了系統計算性能的三駕馬車: 主頻率，指令級并行性和并行性. 當前，系統性能的提高主要取決于并行度: 足夠寬（成千上萬個節點）和足夠深（內核間，異構，SIMD，指令級））****超級計算機是并行化的基礎. 國家全面的科技創新能力. 世界上所有主要國家都在大力發展超級計算機. 近年來，中國一直在大力發展超級計算機. 超級計算機的現狀和發展計劃是由于認識到超級計算機是全面的. 因此大力發展對科學技術創新能力的基礎支持.

****天河超級計算機的發展歷史得到了小平的認可. 國防科技大學批準小平開始“銀河”的開發. 從那時起，中國發展超級計算機的艱辛而輝煌的歷史. 經批準，NUDT從此開始開發“銀河系”，從此開始了中國超級計算機研究的艱巨而輝煌的歷史. GalaxyMflops，Galaxy Gflops，天河1號Pflops，天河2號Pflops，秘書長****高性能計算機超級計算機RD建立了合作關系研發機制，集中力量，突破核心關鍵技術，開發Eflops超級計算系統（Pflops），并建立HPC應用程序支持高性能計算應用程序適應不同行業的國家高性能計算應用程序軟件中心. 部署具有行業功能的主要應用軟件系統. 開發基于容量的行業主要應用數值模擬軟件平臺. 部署容量型通用升級應用程序. 部署國家超級計算中心來培養，吸引和吸引穩定具有獨立應用軟件系統的一組用戶. HPC環境建設構建具有世界級資源能力和服務水平的國家高性能計算環境，以支持國家創新和發展. 科學技術部的高性能計算計劃: MOSTprojectson HPC: 科學技術部也在不斷增加對高性能計算的投資中，制定了年度發展計劃.

軟硬件研發與應用: 擬建立按行業和應用領域劃分的計算平臺環境建設: 服務應用水平****國家超級計算機天津中心和天河第一導論NSCCTJTianheA第二部分中國的應用范圍目前投入運行的國家超級計算中心最廣泛，最全面的支持能力達到了天河第一超級計算機站的萬億倍. 通用云計算系統容量超過PB. 大容量存儲系統. 多部門行業軟件. 完善的網絡基礎架構. 基礎設施，例如機房，電源和冷卻系統. 主要業務是高性能計算，云計算和大數據服務. 目前服務的政府，企業和科研機構的用戶數量已超過一個. NSCCTJ中國規模最大，功能最強大的國家超級計算中心天河目前已投入運行. 1臺超級計算機的大容量存儲系統容量超過PB. 多部門行業軟件非常完美. 網絡基礎設施是完美的. 機房，電源，冷卻系統和其他基礎設施都很齊全. *國家發改委“大數據技術與應用”國家和地方聯合工程實驗室，工業和信息化部產業云試點單位，科技部示范國際合作基地國家博士后研究站由多家企業和研究機構共同建立的NSCCTJ *聯合實驗室*計算機技術創新廣泛的應用效果天河一號是基于上述經驗的積累而建立的. 天河一號的認可主要是由于兩個原因: *國際學術評價來自國際學術界的評論CPU GPU異構融合體系結構CPU GPU異構體系結構位多核多線程自主CPUbits多核與多線程CPU自主高速互連通信技術自主研發的高速互連通信技術三項技術創新三項技術創新是比帶寬主流更高的單向通信技術Infiniband QDR **石油勘探石油勘探生物醫學生物醫學航空航天設計受控核聚變核聚變氣象預報天氣預測高性能計算的主要應用領域HPC的主要應用領域設計設計高端設備制造高端設備制造土木工程設計分析BIM金融工程重要基礎科學超級計算研究: 增強國家創新能力，加快戰略新興產業的發展提高國家創新能力，加快中國戰略的發展**行業專家和用戶行業最全面的服務能力最穩定的服務質量優質計算服務的時間計算應用程序: >一萬臺機器每天運行的任務數: >存儲的數據規模: >迄今為止PB服務的運行狀態（年，月，日和日）天津超級計算機中心的運行狀態**天津超級計算機中心運行情況“天河一號”系統穩定的運行服務支持的項目超過國家重大科研項目，國家自然科學基金項目，項目和其他重大項目（工業和信息化部，發改委，中國石油，中海油等），更多一個國際和地區性項目，不僅是服務，而且該國大多數省（包括香港）的服務用戶已超過**融合領導者. 領域研究合作單位: 北京大學，中國科學技術大學，浙江大學， nvidia Tokamak“循環等離子代碼” GTC程序GPU開發和優化模擬規模: ?，內核每秒模擬超過1億個電子. 再次感謝我們的合作部門.

****融合技術開發及相關合作實際操作GTC程序移植到“天河一號”程序部署熱點分析Pushe: 獲取網格點的現場數據并根據力更新電子位置Shifte: 高度串行計算MPI操作實際上已處理. . . 電子模塊占用整個程序的運行時間. 對該模塊熱點的進一步分析表明，pushe和shifte這兩個部分花費的時間最多. 因此，我們將這兩部分放入GPU中以執行加速. 同時，我們還優化了GPU中的操作. PUSHEtakesaboutofthetotaltimeSHIFTEtakesaboutofthetotaltimePusheroutinesmainlydotwothings: oneisforgatheringelectronicorelectromagneticfieldsatgridpoint（toeveryelectron'spositions）Theotherisforupdatingelectrons'positionsbasedonthegatheredfieldsThefieldgatheringloopishighlyparallel: thecalculationsofeveryparticlearecompletelyindependentSHIFTEcontainsbothcomputationandMPIpartThecomputationpartcontainstwomajorsteps: FigureoutwhichparticlesneedtobetransferredoutsideofthecurrentMPIprocessandthencopyingoutgoingparticlestoseparatesendbuffersFillinthe “洞” intheparticlearrayleftaftermovingoutsomeparticlessothatvalidparticlesofoneMPIprocessarealwaysstoredcontinuouslyinmemoryThetwocomputationalpartsarehighlysequentialsotheyareactuallynotveryexpensiveonCPUSequentialreason: onlyafterallthepreviousoutgoingparticlesareprocessed，onecanknowwheretoputthenextoutgoingparticleHowever，portingSHIFTEtoGPUisimportantfortheoverallperformanceoftheGPUcodeIfSHIFTEstaysonCPU，oneneedstotransferalltheparticl在此情況下，如果不知道要丟棄哪些粒子，則在這種情況下，數據傳輸將是相當大的開銷，如果可以將GPU上的流出粒子識別出來，則幾乎沒有需要將粒子轉移回CPU，這通常是較小的分數.

****用于融合技術開發和相關合作程序的特定優化策略三維訪問陣列的內存訪問優化（用于pushe）紋理綁定合并陣列提高緩存命中率CPUGPU數據傳輸優化（用于pushe）臨時陣列直接GPU寄存器在GPU中分配，以不變地存儲部分陣列. 僅在首次調用內核時，才將數組傳遞給GPU算法優化（用于shifte）. 對于分層并行壓縮: 串行代碼通過分層掃描方法與內核并發執行. 通過在GPU中使用多個流，可以通過優化pushe和shifte子函數分別實現對GPU性能的提高（從總性能到SHIFTTEgets?xspeedup）到GPU傳輸時間減少到pushekerneltimePUSHEgets?xspeedup的并發執行，從而分別實現雙加速和雙加速. ****融合技術的發展和相關合作以一個節點為例高性能計算機發展歷程，說明了GPU對電子模塊Profile的加速和MPI進程打開MP線程運行的CPU版本和GPU版本的加速. 總的時域鐵移位泵送電子裝置. 優化的pushe和shifte子功能分別實現了雙倍和雙倍加速.

****融合技術開發和相關合作WeakScalingTestGTC的整體性能提高了?倍，并且程序具有良好的可伸縮性. 在弱縮放下，左圖: 縱坐標是每秒處理的電子數. 為了說明GTC程序的可伸縮性，測試節點的數量從總大小的節點到每種類型的節點測試不等. 紅色曲線用于使用一個CPU. 藍色曲線用于使用兩個CPU. 上方的兩條曲線用于使用GPU. 較低的測試結果僅適用于CPU. 可以看出，在天河1號上使用GPU進行加速可以實現雙倍加速. 當使用的節點數大于弱縮放條件下的加速比時，該比例基本上保持不變，表明GTC程序具有良好的可縮放性. 加速比降低的原因: 當使用的節點數增加時，MPI通信消耗的時間比例逐漸增加. cpu程序的可伸縮性較弱的問題導致加速比降低. ****融合技術開發及相關合作單位: 中科院等離子體研究所天河邊界湍流模擬程序BOUT的可擴展性測試和分析: 成功將BOUT部署到天河系統并進行了多套可伸縮性測試. 在圖中與國家能源研究科學計算中心NERSC的Edison系統進行測試比較. 圖中的耗時統計信息是耗時的測試步驟總數. 該過程是、、、、和組. 融合技術開發和相關合作測試環境的比較: 計算節點: NERSCEdison: 單核IntelIvyBridge處理器GHz天河之一: NEERSCEdison: CrayArieswithDragonflytopologywithTBsglobalbandwidth天河一: 獨立的高速互連MPI實現: NERSCEdison: 基于GCC（CrayInc），Craympich Tianhe之一: 基于GCC編譯器，mpi ****融合技術的發展以及由openmpi編譯產生的相關合作. 愛迪生和天河一號的測試比較了天河openmpi下的CALC，以保持更好的縮放比例. 求解器的縮放比例最差.

當進程數大于在天河上使用openmpi編譯的bout時，縮放不佳的原因是，求解器模塊中PVODE求解器消耗的時間隨著進程數的增加而增加. 導致耗時異常的代碼段正在針對求解器模塊進行進一步分析. 根據計算步驟計算圖中的各個鏈接和總經過時間. Tianheopenmpi代表使用GCC在Tianhe系統上編譯openmpi，使用openmpi編譯bout，但依靠庫與Intel一起編譯. 在天河上使用mpich編譯器測試發現，求解器鏈接中耗時的增長更加不尋常. ****著眼于未來國家超級計算機天津中心的研發方向和資源更新計劃. 第三部分大數據融合技術和超級計算協作創新. 加大研發力度. ***美國國家研究委員會的圖靈獎獲得者JimGray在計算機科學與電信委員會（NRCCSTB）的演講報告中，提出了科學研究的“第四范式”的第一個范式: 實驗范式科學研究主要根據觀察和實驗來描述自然現象. 第二范式: 理論科學研究的范式第三次理論推導和分析研究的范式主要基于建模和歸納法: 計算科學研究的范式主要基于復雜現象的模擬. 計算科學研究的第四個范式: 數據科學研究的范式基于數據檢查. 實驗和模擬數據密集型計算處理研究高性能計算，大數據和云計算融合技術FusionTechofBigDataandHPC高性能計算機發展歷程，CCatNSCCTJ數據變得越來越重要和更有價值***天津超級計算中心的運營轉向數據密集型計算必須強調數據與計算的耦合. 數據在存儲時在本地計算. 在計算時，還盡可能使用數據的局部特征.

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