隨著技術(shù)的發(fā)展和在工程、醫(yī)學(xué)、金融、太空探索等高級(jí)領(lǐng)域的應(yīng)用，人們對(duì)高效、可靠和強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需求激增，這些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠以更少的成本完成更多的工作。處理速度、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)功能是計(jì)算解決方案的關(guān)鍵方面，而這正是高性能計(jì)算 (HPC) 的用武之地。

什么是高性能計(jì)算？

高性能計(jì)算是結(jié)合計(jì)算能力以提供比普通計(jì)算機(jī)更高性能的實(shí)踐。這是使用并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其中多個(gè)服務(wù)器協(xié)同工作以完成任務(wù)。

HPC 提高了計(jì)算性能，使復(fù)雜的計(jì)算和高級(jí)應(yīng)用程序能夠平穩(wěn)運(yùn)行。例如，典型筆記本電腦中的 3GHz 處理器每秒可執(zhí)行多達(dá) 30 億次計(jì)算。但是，HPC 可以在一秒鐘內(nèi)執(zhí)行千萬(wàn)億次計(jì)算。這就是 HPC 的運(yùn)行速度，超級(jí)計(jì)算機(jī)就是一個(gè)很好的例子。

高性能計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)是為了滿足對(duì)更快、可靠和可擴(kuò)展的計(jì)算速度不斷增長(zhǎng)的需求。現(xiàn)代 HPC 將算法、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件、專業(yè)程序和應(yīng)用程序、高級(jí)傳感器等結(jié)合在一起。這些系統(tǒng)在速度、準(zhǔn)確性和可靠性優(yōu)先考慮的高性能環(huán)境中得到應(yīng)用。

高性能計(jì)算的特點(diǎn)

HPC 系統(tǒng)的三個(gè)主要組件是計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算組件包括主板、RAM、CPU、硬盤驅(qū)動(dòng)器等部件，需要完成特定任務(wù)，如運(yùn)行計(jì)算和關(guān)鍵軟件。網(wǎng)絡(luò)組件確保系統(tǒng)和用戶連接良好，允許訪問(wèn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和 Internet 等關(guān)鍵資源。存儲(chǔ)組件保存記錄的數(shù)據(jù)，并確保在需要時(shí)可以輕松訪問(wèn)它們。

在 HPC 中，多臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)形成一個(gè)集群，作為一個(gè)高效的 HPC 架構(gòu)系統(tǒng)。集群中的服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行算法和軟件程序來(lái)完成不同的任務(wù)。為了存儲(chǔ)或訪問(wèn)所需的信息，集群與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

高性能計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的每個(gè)組件都必須彼此保持同步以確保最佳性能。所有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還應(yīng)該有能力支持計(jì)算服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。

高性能計(jì)算系統(tǒng)的其他顯著特點(diǎn)是：

• 強(qiáng)大的搜索——HPC 具有強(qiáng)大的搜索功能，使用戶可以輕松地在文件、應(yīng)用程序和龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)之間導(dǎo)航。這使得與計(jì)算機(jī)的常規(guī)交互非常方便。
• 高級(jí)目錄瀏覽——HPC 具有允許遍歷目錄標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)機(jī)制。這使用戶可以選擇緩存來(lái)自分布式主機(jī)的目錄列表，從而能夠快速重新顯示以前訪問(wèn)過(guò)的目錄。
• 身份驗(yàn)證管理——為了使系統(tǒng)身份驗(yàn)證和訪問(wèn)變得輕而易舉，HPC 允許緩存和重新使用受信任的連接。這意味著身份驗(yàn)證信息可以在會(huì)話期間存儲(chǔ)，并在下次您要使用該系統(tǒng)時(shí)重新使用。
• 拖放文件傳輸——這樣可以更快地傳輸文件并增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，尤其是在處理龐大的數(shù)據(jù)集時(shí)。
• 目錄同步——HPC 允許同步遠(yuǎn)程或本地目錄，其中舊文件（在目標(biāo)文件夾中）可以被源文件/文件夾中的新文件替換。

為什么高性能計(jì)算很重要？

幾十年來(lái)，HPC 在研究和創(chuàng)新領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。工程師、設(shè)計(jì)師、科學(xué)家和其他專業(yè)人士利用 HPC 的力量取得了重大突破。以下是 HPC 的主要優(yōu)勢(shì)。

高速

HPC 專為快速處理而設(shè)計(jì)。這意味著 HPC 系統(tǒng)可以在幾秒鐘內(nèi)執(zhí)行大量計(jì)算，而使用普通處理器則需要數(shù)周或數(shù)月才能完成。

降低成本

由于 HPC 系統(tǒng)具有高處理速度，應(yīng)用程序運(yùn)行速度更快，因此可以快速得出復(fù)雜計(jì)算的答案。快速計(jì)算意味著花在任務(wù)上的金錢和時(shí)間更少。此外，初創(chuàng)企業(yè)和小型企業(yè)有能力使用基于云的 HPC 運(yùn)行 HPC 工作負(fù)載，因?yàn)樗麄冎恍铻槭褂玫馁Y源付費(fèi)，并且可以在需要的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。

減少物理測(cè)試

大多數(shù)現(xiàn)代應(yīng)用程序在投放市場(chǎng)之前都需要進(jìn)行物理測(cè)試。HPC 系統(tǒng)可以創(chuàng)建模擬，從而無(wú)需進(jìn)行物理測(cè)試，而物理測(cè)試成本高昂且容易出錯(cuò)。

高性能計(jì)算入門

高性能計(jì)算標(biāo)志著創(chuàng)新的新時(shí)代，數(shù)字計(jì)算有望解決影響人類的重大問(wèn)題。HPC 成為主流以釋放鎖定在我們?nèi)粘Ａ鞒讨械钠仍诿冀薜牧α恐皇菚r(shí)間問(wèn)題。如果您有興趣采用 HPC 系統(tǒng)，請(qǐng)首先評(píng)估可以從增強(qiáng)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)功能中受益的領(lǐng)域。