巨型计算机是什么意思
巨型计算机supercomputer
一类在一定时期 内速度最快 、结构最复杂的计算机系统。主要用于大型科学与工程计算和大规模数据处理。现代巨型机用于核物理研究、能源开发、核武器设计、航天航空飞行的设计、石油勘探与采油、中长期天气预报、卫星图像处理、情报分析、结构分析、力学工程、电路设计、化学 、医药学、人工智能等方面，是强有力的模拟和计算工具，对的发展、国民经济和国防建设具有重大意义。
发展概况 现代巨型机起源于20世纪70年代初，已经历四代 。第一代巨型机是 单指令流多数据流（SIMD）的阵列机。第二代巨型机是流水线并行处理的单指令流多数据流的向量机。第三代巨型机是多指令流多数据流（MIMD）的共学主存多处理机的并行巨型机。第四代巨型机称为超并行巨型机，它由成百、上千、上万个处理机互连构成系统，高度并发可获得超高性能，性能／价格比好，但通用性弱，是正在发展中的有良好前景的新机型。著名的机器有美国的CM-Z 、CM-5、nCUBE等机器。中国的银河-1（YH-1）亿次级巨型机属第二代 ，银河-2（YH-2）十亿次通用并 行巨型机属第三代 。已进入市场上的巨型机 ，速度最高的为20～30GFlops（每秒200～300亿个浮点结果） 。正研制每秒1千亿次级的巨型机，并计划做每秒1万亿次级的巨型机。
组成 巨型机主机由高速运算部件和大容量快速主存贮器构成。由于巨型机加工数据的吞吐量很大，只有主存是不够的，一般有半导体快速扩充存贮器和海量（磁盘）存贮子系统来支持。对大规模数据处理系统的用户，常需大型联机磁带子系统或光盘子系统作为大量信息数据进／出的媒介 。巨型机主机一般不直接管理慢速的输入／输出（I／O）设备，而是通过I／O接口通道联结前端机，由前端机做I／O的工作，包括用户程序和数据的准备、运算结果的打印与绘图输出等。前端机一般用小型机。I／O的另一种途径是通过网络，网上的用户借助其端机（微机、工作站、小型大型机）通过网来使用巨型机，I／O均由用户端机来做。网络方式可大大提高巨型机的利用率。
巨型机技术 体系结构 获得高处理速度的主要手段之一是并行技术。有两种类型并行，一是利用流水线原理，多个不同处理站同时以流水线方式加工一批数据；二是设置多个相同处理部件合作并行处理。体系结构即研究如何开发这两种并行技术，构成一个合理、实用、高效的系统。多处理部件互连、同步通信是一大技术难关。多处理部件互连拓扑与实际数学问题求介之间的映象，以充分发挥多处理部件的效率，是体系结构和并行算法相结合的重要研究课题。I／O子系统及网络技术也是巨型机系统结构的主要组成部分。
工程实现 获得高处理速度的另一主要手段是提高主频。现代巨型机主频50兆赫以上 ，最高的做500兆赫。提高主频即提高处理单元自己的速度。限制的因素主要有两方面，一是元器件的速度（信息加工花费的时间），二是元器件间的互连（信息在互连的线上传输花费的时间）。提高元器件速度主要依靠大规模集成电路工艺，已可在单芯片（ 1.5厘米见方）上做100万个晶 体管构成64位（二进制）的微处理器，其速度每秒 1 亿次。缩短元器件之间的互连线长度一靠提高元器件集成度（芯片内互连线极短），二是高密度组装，压缩系统的物理尺寸。巨型机速度越高，其核心部分体积必越小。由于构成巨型机的高速元器件功耗大，系统复杂元器件多，极发热量很大，加之高密度组装，冷却成为巨型机的又一关键技术。高密度互连复杂巨型机系统的设计和制作，没有电子系统计算 机辅助设计（CAD）工具的支持是做不成的。
并行软件 众多处理机构成的复杂巨型机系统靠操作系统来管理其运行，并行化操作系统是关键技术。大型用户问题如何划分成众多并行任务，以适合并行巨型机上高速高效求解，一靠并行算法的研究，二是并行编译技术。并行编译要做向量化（适应流水线运作）、多任务化（适应多处理器并发运作）工作。初级的编译器，并行主要由人来做。进一步发展可人 ／ 机交互做 。近来已可由并行编译软件自动做。为支持并行计算，巨型机上还配有良好的支撑环境和工具软件。如：各种高效的算法库可供用户选用，简化用户的编程；各种调试工具支持用户方便地调试其并行应用软件；数据库支持用户的信息管理和使用；可视此软件帮助用户把复杂的计算结果用图像和动画表现出来；网络软件支持用户把巨型机转入用户网络环境。
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