ห้องสมุดไป่ตู้
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FAST
§ 2007年立项，2016年竣工（国家大科学工程） § 1TB/天
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生命科学
§ DNA
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天气预报
§ 由连续方程、热力学方程、 水汽方程、状态方程和 3个 运动方程(大气动力方程) 共 7个方程所构成的方程组。 § 网格点尺度决定预报精度
– 精度提高一倍，计算量提高 16倍
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在线交易
§ 阿里，2016.11.11
– 成交1207亿元 – 物流定单数6.57亿 – 支付宝支撑12万笔/秒支付洪峰
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并行计算概述
于策
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Outline
§ 并行计算基本概念
– 应用需求 – 并行计算硬件 – 并行程序设计
§ 并行化方法
– 域分解（Domain decomposition） – 任务分解（Task decomposition） – 流水线（Pipelining）
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为什么需要并行计算？
§ 单处理器性能提升受限
– 1986 – 2002，50%/年
• 每10年增长60倍
– 2002 以后，20%/年
• 每10年增长6倍
§ 存储、I/O
AST3
§ 10K*10K CCD § 200MB/2.4分钟 § 360GB/天 § 43.2TB/四个月
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CSTAR
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PLATO
Pre-HEAT HEAT
Quad cpu blade
FT-1000
On-line storage
Chips
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天河一号计算系统
§ 计算处理系统：包含7168个计算结点和1024个服务结 点。
为什么需要并行计算？
§ 为满足不断增长的计算力需求 – 用速度更快的硬件，也就是减少每一条指令所需时间 – 优化算法（或者优化编译） – 用多个处理机(器)同时解决一个问题
• 并行计算
§ 计算机硬件及网络技术的发展 – 集群的广泛应用 – 多核处理器技术的驱动
• 并行计算环境无处不在，应用程序必须能够支持并行执行才能够充 分利用计算能力
Sparse Aperture Arra
Dense Aperture Arra
Radio Dishes
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LAMOST
§ 同时观测4000个天体 § 3-5GB/天，1-2TB/年
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数值模拟（Simulation）
§ Evolution of the universe, galaxy, star……
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Observation data sources
§ Hubble Space Telescope
• 5GB/day
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Observation data sources
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应用需求
http://www.aics.riken.jp/en/kcomputer/what.html
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并行计算硬件发展
§ 超级计算机
– Top500排名 – 我国的超级计算机
§ 多核处理器
– IBM、SUN、Intel、AMD。。。。。。
§ GPU/Cell BE
– Nvidia、AMD（ATI）、IBM
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Outline
§ 并行计算基本概念
– 应用需求 – 并行计算硬件 – 并行程序设计
§ 并行化方法
– 域分解（Domain decomposition） – 任务分解（Task decomposition） – 流水线（Pipelining）
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并行计算
任务队列 可分解的 计算任务
处理器
...
串串行行行
算
并行行行
算
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§ LSST (under construction, Chile)
– Large Synoptic Survey Telescope – 18TB/day (estimation)
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§ 首次完全用“中国芯”制造的中国最强大的超级计算机
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AST3
FTS
2.5m optical/IR
6-8m Optical/IR
5m THz 15m THz
Extremely Large Optical/IR Telescope
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FIR Interferometer
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§ 13.7m-aperture radio-telescope on the milimetre waveband
– China – 1TB/day
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Observation data sources
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天河：自主研发
§ 芯片：飞腾－1000 CPU，高阶路由芯片NRC ，高速网 络接口芯片NIC § 结点：计算、服务、I/O管理、I/O存储 § 网络：互联通信网、维护诊断网 § PCB板：15种
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Top500, 2016.11
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神威-太湖之光
§ 全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机
– 峰值性能高达12.5亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次 /秒，接近“天河二号”的3倍。
– 数据访问/传输的速度提升，远落后于处理器
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Outline
§ 并行计算基本概念
– 应用需求 – 并行计算硬件 – 并行程序设计
§ 并行化方法
– 域分解（Domain decomposition） – 任务分解（Task decomposition） – 流水线（Pipelining）
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Square Kilometer Array (SKA) ~2024
§ 1 EB per day § 100 PFlop/s processing power § ~1 EB processed data/year § Headquarters in UK
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天河一号
§ 一期系统于2009年9月研制成功，峰值性能为每秒1206 万亿次双精度浮点运算（TFlops），持续性能为 563.1TFlops（LINPACK实测值），2009年11月TOP 500排名，位列亚洲第一、世界第五。 § 二期系统于2010年8月在国家超级计算天津中心升级完 成，峰值性能提升为4700TFlops，持续性能提升为 2507TFlops（LINPACK实测值），部分采用了自主研 制的飞腾－1000中央处理器，2010年11月TOP 500排 名世界第1。
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天河一号
Cabinet (4 x rack) rack Twin GPU blade Compute node