基本介紹
- 中文名：超級計算理論
- 外文名：Super computing theory
- 突破口：並行計算模型
- 關鍵技術：高速的單元處理機、存儲系統等
- 研究意義：最佳化和提高性能、節約資源等
- 研究關鍵：應用程式究竟能獲益多少
定義,關鍵技術,研究意義,展 望,
定義
超級計算理論的突破口是並行計算模型。並行計算模型是並行體系結構和並行算法之間的接口界面。在這一界面的約定下，並行系統的設計者可以設計對並行性的支持機構，以提高系統性能；算法設計者可以發展高效率的計算方法以充分利用並行系統的計算能力。
通行的將串列算法(程式)人工或自動地改為並行算法(程式)的做法有很大的局限性。因此，從並行處理的角度重新考察套用問題的數學或物理模型才是根本的出路所在。計算效率或實際計算時間(而不是處理機效率)應是評價不同算法性能的惟一標準。
關鍵技術
對於超級計算系統，下述幾個部分是決定整個系統性能的關鍵：
1.高速的單元處理機
2.存儲系統
3.通信機制
4.同步機制
5.I/O系統
研究意義
超級計算技術的提出是為了提高並行系統的實際速度。一方面，要改進這幾個部分的結構設計，另一方面，必須改善系統軟體的效率，加強靜態和動態最佳化的能力。尤其是應注意發展能有效地隱藏或容忍較長訪問延遲的新技術和新結構，以避免CPU周期的浪費。
展 望
根據著名的摩爾規律，積體電路晶片上可集成的電晶體數呈指數增長(平均每三年翻兩番)。如果這一規律在下世紀初仍能適用，那么我們很快就會看到集成了幾十億甚至幾百億個電晶體的晶片。如何有效地利用如此龐大的資源為日益增長的計算需求服務，是擺在計算機系統設計者面前的一項重大挑戰。可以繼續通過增強動態調度能力開發指令級並行性，也可以直接在晶片上集成多個CPU和高速快取以構成一個片內的對稱多處理機；可以引入可同時執行的多執行緒結構來隱藏訪問存儲器的延遲，還可以直接在晶片上集成大容量的動態存儲器。硬體實現雖然複雜，但畢竟是能夠做到的。問題的關鍵還是在於應用程式究竟能獲益多少。超級計算理論的突破應該能回答這個問題。
