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三分钟解释超级计算技术

三分钟解释超级计算机

处理挑战的新工具

古往今来,人类一直在试图了解自己周围的世界,同时使用工具来适应环境和解决问题。 随着所面临挑战难度的提升,人类也开始不断改进自己手中的工具。 超高速的超级计算机最终取代早期的石锤,被用来解决许多当今社会所面临的紧迫挑战。 相关的需求包括:

  • 更有效地保护环境和自然资源
  • 开发新型能源以及可再生能源
  • 缓解气候变化的影响
  • 预测自然灾害,如地震、海啸和风暴等,并制定相应的计划应对此类日益频繁的灾害
  • 开发新药物治疗衰竭性疾病。

上述问题的规模和复杂性使我们难以取得进展,而传统解决问题的方式往往太过昂贵或费时。 超级计算机可以加快解决进程。

一切以速度为中心

简单来说,超级计算机是运算速度超快的电脑。 而K computer是世界上速度最快的超级计算机之一,该计算机是由日本文部科学省发起的高性能计算基础设施计划推动下,由富士通与日本理化学研究所合作开发的。

K computer每秒可以进行10万亿次计算。 这速度有多快,可以试想一下以下内容:世界上所有七十亿人每人使用一台计算器,并被要求每秒进行一次计算,全天24小时不间断。 那么所有人口在17天内进行的计算量K computer只需要1秒钟就可以完成。 如果把一个普通的电脑比作一只蜗牛,那么K computer就是喷气式飞机。

令人难以置信的速度使超级计算机适用于密集型计算和模拟计算。 具体模拟应用包括车祸、地震和海啸等事件,在模拟这些的过程中,超级计算机需要以出色的计算能力处理海量的数据。

速度竞赛

在全球范围内,许多国家都在竞争看谁能开发出世界最快的超级计算机。 其背后是对各种先进领域进行深入研究的渴望。 但受益于超级计算机的不仅仅是研发领域。 通过安全性、设计性能和环保性能的加强,超级计算机将带来跨越多种行业的创新。 此外,世界领先的高性能计算开发环境还能够吸引一流的科学家并鼓励创新文化的产生。 这从另一方面又可提升标准研究,甚至于增强整个国家的竞争力(使用研究成果引导产业创新)。 在这方面超级计算机就如同一级方程式赛车——公司以最快的车辆来吸引最好的车手,而最终相关的技术又能被用于商用车和乘用车。

通过计算技术克服当前的挑战

CPU是每一台电脑的心脏,同时也是中央处理单元。 普通电脑只有一个CPU。 相比之下,K computer配备了超过80,000个CPU。 这些CPU的设计旨在实现高性能、高可靠性和低功率消耗。 但CPU只是整体的一部分。 同样重要的是使用超高速互连技术连接所有的处理器并在它们之间进行数据传输。 创新型K computer互联网络总共使用了200,000根电缆,可延伸超过1200公里。 这些电缆由大规模集成电路互连控制器管理。

在K computer成为当今世界最快计算机的过程中,高性能CPU和创新的网络技术发挥了关键作用。 日本政府计划将K computer广泛用于客户和研究机构。该计算机将用来支持和加快寻求可行性解决方案,以应对当今气候和环境挑战,并推进前沿研究和行业创新,最终促使世界变得更加安全。

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