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第1章 高效能计算机的系统架构1

1.1高效能计算机发展与系统分类1

1.1.1 HPC的定义1

1.1.2 HPC的诞生1

1.1.3 HPC发展与应用2

1.1.4 HPC架构分类6

1.1.5 HPC发展遭遇的瓶颈8

1.2异构并行技术的兴起9

1.3新型众核芯片的发展13

第2章 千万亿次计算时代的高效能计算机16

2.1国际上领先的千万亿次高效能计算机16

2.2中国走入千万亿次时代18

2.2.1天河1号与天河2号19

2.2.2神威蓝光22

第3章 高效能计算系统构建的一般规则24

3.1高效能集群计算系统的组成25

3.2构建性能均衡的高效能计算系统28

3.3高效能计算系统的管理29

3.3.1监控管理30

3.3.2作业调度31

第4章十万亿次级别高效能计算系统设计33

4.1构建十万亿次的高效能计算系统33

4.1.1以同构方式构建十万亿次集群35

4.1.2以异构方式构建十万亿次集群37

4.2构建二十万亿次的高效能计算系统37

第5章 百万亿次级别高效能计算系统设计41

5.1集群架构设计41

5.1.1方案概述41

5.1.2集群总体描述42

5.1.3系统拓扑图42

5.1.4计算节点43

5.1.5管理/登录/调度节点44

5.1.6 GPU节点44

5.1.7并行文件存储系统44

5.1.8计算网络45

5.1.9管理网络45

5.1.10 IPMI专用网络46

5.2机房建设与改造47

5.2.1机房设计总体原则47

5.2.2机房总体设计依据48

5.2.3机房环境要求49

5.2.4机房改造整体规划49

5.3绿色低功耗设计51

5.4全方位实时监控52

5.4.1监控说明52

5.4.2监控系统结构描述53

5.4.3监控子系统的实现和功能54

5.4.4监控系统功能描述57

第6章 高效能计算机应用环境的构建58

6.1 CPU并行系统应用环境构建58

6.1.1硬件环境构建58

6.1.2软件环境构建59

6.1.3开发环境构建60

6.2异构并行系统应用环境构建62

6.2.1硬件环境构建63

6.2.2软件环境构建64

6.2.3开发环境构建66

第7章 高效能并行应用软件开发70

7.1 CPU并行系统的应用开发70

7.1.1 CPU并行系统的应用计算模式70

7.1.2 CPU并行系统的应用软件开发71

7.2异构并行系统的应用开发77

7.2.1异构并行应用软件概述77

7.2.2 CPU＋GPU异构并行应用软件开发78

7.2.3 CPU＋MIC异构并行应用软件开发96

第8章 高效能计算综合评测体系113

8.1高效能计算应用的发展现状113

8.1.1高效能计算技术对应用的影响113

8.1.2高效能计算应用的现状和挑战114

8.2传统高效能计算系统评测115

8.3浪潮高效能计算应用评测118

8.3.1高效能计算应用评测方法118

8.3.2高效能计算理论原理性能预测122

8.4浪潮高效能计算应用需求的划分124

8.5高效能计算应用特征剖析示例126

8.5.1计算密集型应用126

8.5.2内存约束型应用132

8.5.3存储密集型应用140

8.5.4网络密集型应用147

8.6高效能计算学科方向研究进展和展望152

8.6.1材料科学与量子化学152

8.6.2生命科学与分子动力学154

8.6.3大气科学155

8.6.4石油地质勘探156

8.6.5计算流体力学与CAE仿真158

第9章 百亿亿次超级计算机展望160

9.1百亿亿次超级计算机面临的挑战161

9.1.1百亿亿次对系统的影响161

9.1.2百亿亿次对应用的影响163

9.2百亿亿次超级计算机设计构想170

参考文献176