【正文】 濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、國防安全的“第一生產(chǎn)力”，已成為世界各國競相爭奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。 b)性能分布a)數(shù)量分布圖5 高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分布并行計(jì)算的現(xiàn)今研究狀況: 并行計(jì)算的研究面很廣, 主要包括了并行計(jì)算的硬件平臺(tái)(即并行計(jì)算機(jī))、并行計(jì)算的軟件支撐(即并行程序設(shè)計(jì))、并行計(jì)算的理論基礎(chǔ)(即并行算法)以及并行計(jì)算的具體應(yīng)用. 由于長期以來并行計(jì)算的研究缺乏良好的研究方法, 導(dǎo)致并行計(jì)算的研究出現(xiàn)了參差不齊的局面. 目前的并行計(jì)算研究主要存在以下幾個(gè)方面的問題: ① 近年并行算法本身的研究呈現(xiàn)低調(diào)的局面。l RoadRunner：，該機(jī)采用由16000個(gè)AMD Opteron和16000 IBM Cell BE處理器構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)。另外AMD還在2009年推出將處理器內(nèi)核與圖形處理用IP內(nèi)核集成在同一芯片上的Fusion系列首款產(chǎn)品。（5）其他處理器技術(shù)美國Tilera公司2007年8月20日發(fā)布了64核處理器TILE64，這是該公司Tile系列處理器的首款產(chǎn)品。Niagara2是擁有8顆內(nèi)核、每顆內(nèi)核同時(shí)執(zhí)行8個(gè)線程的商用處理器，它可在單芯片上提供一個(gè)巨大的64路系統(tǒng)，將單芯片上集成的系統(tǒng)功能提升到一個(gè)新水平。雖然每顆內(nèi)核的主頻仍為2GHz左右，但性能卻會(huì)提高到現(xiàn)有Woodcrest處理器的15倍。IBM Bluegene/Q預(yù)計(jì)2012年達(dá)到10Pflops。 b)性能分布a)數(shù)量分布圖4 高性能計(jì)算機(jī)國家分布圖圖5給出了TOP500當(dāng)前高性能計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)分布圖。為此，用了五年多時(shí)間，才于2002年3月成功研制出峰值性能達(dá) 到40TFlops的超高速并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——“地球模擬器”（曾列世界第一，詳見世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜），滿足了日本政 府對(duì)大氣海洋科學(xué)和固體地球領(lǐng)域的應(yīng)用需求。例如，計(jì)算立體力學(xué)、計(jì)算材料學(xué)、計(jì)算電磁學(xué)。在這種現(xiàn)狀之下，如何保障國民經(jīng)濟(jì)，國防安全，公共信息化所需要的高性能計(jì)算機(jī)就是一個(gè)不得不考慮的問題。這些挑戰(zhàn)性問題均需要在千萬億次計(jì)算環(huán)境下的新型代碼和模擬工具。超分子系統(tǒng)利用現(xiàn)有的仿真協(xié)議和計(jì)算系統(tǒng)來修正蛋白質(zhì)表達(dá)，該論題的挑戰(zhàn)在于系統(tǒng)的分析幾個(gè)此類機(jī)制的協(xié)同工作原理，例如：核糖體、異構(gòu)酶、聚合酶等。地球科學(xué)該方向具有重大的科學(xué)與社會(huì)影響，例如減輕地震災(zāi)害、核武器實(shí)驗(yàn)與檢查、對(duì)不斷發(fā)現(xiàn)的石油資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型可再生利用和廢物排放監(jiān)測。中國高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)含著巨大商機(jī)。NEC推出世界上最快矢量超級(jí)計(jì)算機(jī)SX9（2007年10月），內(nèi)存帶寬達(dá)到256GB/秒，峰值處理性能達(dá)到839 Teraflop為高速科學(xué)運(yùn)算和海量數(shù)據(jù)的超高速處理提供更好的性能，將會(huì)應(yīng)用在氣象預(yù)報(bào)、流體動(dòng)力學(xué)、環(huán)境模擬、納米技術(shù)中的未知材料研究和聚合體設(shè)計(jì)方面。模型展現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)，其中包含了600個(gè)原子和大約5000個(gè)電子。從誕生初始，高性能計(jì)算技術(shù)就在科學(xué)研究中獲得廣泛應(yīng)用，今天更是成為材料、生命科學(xué)、物理、化學(xué)、醫(yī)藥、航空航天等領(lǐng)域解決前沿重大挑戰(zhàn)所必需的工具。當(dāng)前，在以解決高性能計(jì)算機(jī)所面臨的擴(kuò)展性、可靠性、功耗、均衡性、可編程性、管理復(fù)雜性等挑戰(zhàn)為宗旨的高效能、多核、虛擬化等諸多技術(shù)的推動(dòng)下，一場在全球范圍內(nèi)的高性能計(jì)算平民化運(yùn)動(dòng)正在拉開帷幕，我們也稱之為“泛高性能計(jì)算時(shí)代”。，經(jīng)聯(lián)盟理事會(huì)決定，可從聯(lián)盟中除名，并由聯(lián)盟理事長單位或聯(lián)盟理事會(huì)指定的其他聯(lián)盟成員代表聯(lián)盟追回其承擔(dān)聯(lián)盟研發(fā)項(xiàng)目中政府資助資金和聯(lián)盟配套資金，給其他聯(lián)盟成員造成經(jīng)濟(jì)損失的，應(yīng)承擔(dān)賠償責(zé)任。 聯(lián)盟成員合作研究的、利用聯(lián)盟資源和條件研發(fā)的技術(shù)成果，其收益按照事先的約定使用和分配，或者由合作方協(xié)商決定如何使用和分配。3) 按要求每年向甲方報(bào)送聯(lián)盟承擔(dān)的項(xiàng)目執(zhí)行年報(bào)，及各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表和經(jīng)費(fèi)預(yù)、決算。2) 由理事會(huì)和財(cái)務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行審核。，包括上下游廠商、科研機(jī)構(gòu)以及重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域的企事業(yè)單位?；诖斯灿?jì)算平臺(tái)，推動(dòng)領(lǐng)域計(jì)算服務(wù)，推動(dòng)首都社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和行業(yè)發(fā)展，并面向全國，服務(wù)民族傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新，使中心成為國際領(lǐng)先的公共計(jì)算服務(wù)基地。該表分別列明了聯(lián)盟成員各方的名稱、住所地、法定代表人等基本信息。10工信部軟件與集成電路促進(jìn)中心工信部部軟件與集成電路促進(jìn)中心（CSIP）是信息產(chǎn)業(yè)部的直屬事業(yè)單位，負(fù)責(zé)國家軟件與集成電路公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，為我國軟件與集成電路產(chǎn)業(yè)和企業(yè)發(fā)展提供公共、中立、開放的服務(wù)。 2006年，中興通訊主營業(yè)務(wù)收入超過230億元，其中，國際收入達(dá)44%。 3 信息產(chǎn)業(yè)（某）有限公司公司多年來默默耕耘在高性能領(lǐng)域，先后推出曙光一號(hào)、曙光1000、曙光2000、曙光3000逐步加固了曙光在高性能領(lǐng)域的地位。國內(nèi)研發(fā)的高性能計(jì)算作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，與國際先進(jìn)者相比仍然具有相當(dāng)?shù)牟罹?，我們?jīng)常被迫花巨資購買國外產(chǎn)品。3) 組建某超級(jí)計(jì)算中心和云計(jì)算中心，以推動(dòng)高性能計(jì)算的應(yīng)用。在創(chuàng) 業(yè)初期，聯(lián)想以研制“漢卡”為突 破口，成功解決了“西文漢化”難 題，確立了科技領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)了 企業(yè)第一次騰飛。隨著學(xué)科與技術(shù)發(fā)展，從計(jì)算所陸續(xù)分離出中科院微電子學(xué)研究所、計(jì)算中心、軟件所和網(wǎng)絡(luò)中心等多個(gè)研究機(jī)構(gòu)，及聯(lián)想、曙光等高技術(shù)企業(yè)。9電子（上海）有限公司泰科電子是世界上最大的無源電子組件制造商，并在先進(jìn)的無線、光纖類和全功率系統(tǒng)產(chǎn)品及技術(shù)方面處于全球領(lǐng)先地位，同時(shí)還提供布線產(chǎn)品及整體系統(tǒng)。公司于2001年認(rèn)證為“高新技術(shù)企業(yè)”，2001年榮獲“深圳科技百強(qiáng)企業(yè)”，2002年12月在香港聯(lián)交所成功上市，2002，2003連續(xù)兩年被評(píng)為福田區(qū)“納稅百強(qiáng)民營企業(yè)”，2004年榮獲“深圳市納稅百佳民營企業(yè)”，2006年被《福布斯》評(píng)為“中國潛力100”榜，2007年8月底榮獲深圳市“民營領(lǐng)軍骨干企業(yè)”，2008年分別榮獲“廣東省制造企業(yè)100強(qiáng)”，“廣東省最具投資價(jià)值上市公司50強(qiáng)”，“廣東省創(chuàng)新記錄獎(jiǎng)”，“廣東省著名商標(biāo)”，“深圳知名品牌”，第七屆“深圳企業(yè)新紀(jì)錄金獎(jiǎng)”，“2008中國電腦商500強(qiáng)之供應(yīng)商100強(qiáng)”， 1660T榮獲”2008~2009年度綠色I(xiàn)T產(chǎn)品”稱號(hào)，“2008廣東省自主創(chuàng)新標(biāo)桿企業(yè)”稱號(hào)， “2008全球華商高科技500強(qiáng)”，“2008深圳互聯(lián)網(wǎng)最具影響力企業(yè)”。云計(jì)算是一種新興的IT技術(shù)發(fā)展、部署及發(fā)布模式，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)地提供產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案。，原則上是由聯(lián)盟發(fā)起單位的高級(jí)管理者組成，設(shè)理事長一名，副理事長若干。 秘書處職責(zé)，其主要職責(zé)如下：1) 聯(lián)盟日常業(yè)務(wù)的處理； 2) 協(xié)調(diào)組織聯(lián)盟各種會(huì)議；3) 執(zhí)行理事會(huì)做出的決議； 4) 起草或修改聯(lián)盟的規(guī)章制度； 5) 聯(lián)盟網(wǎng)站的建設(shè)和維護(hù)。：1) 會(huì)費(fèi)；2) 捐贈(zèng)；3) 政府資助；4) 項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)；5) 在核準(zhǔn)的業(yè)務(wù)范圍內(nèi)開展活動(dòng)或服務(wù)的收入；6) 利息；7) 其他合法收入。：人員費(fèi)用、試驗(yàn)外協(xié)費(fèi)、合作費(fèi)、設(shè)備購置費(fèi)、材料費(fèi)、資料印刷費(fèi)、調(diào)研費(fèi)、租賃費(fèi)和其他費(fèi)用。組織項(xiàng)目申請(qǐng)人參加項(xiàng)目評(píng)審會(huì)并進(jìn)行答辯。2. 聯(lián)盟收益的歸屬 聯(lián)盟成員在加入聯(lián)盟前和在聯(lián)盟組織的項(xiàng)目以外、未利用聯(lián)盟資源和條件自行研發(fā)的現(xiàn)有技術(shù)成果，其收益歸其享有。清算期間，不開展清算以外的活動(dòng)。、網(wǎng)站域名歸高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有。由以上分析可見，加快高性能計(jì)算機(jī)自主創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化工作對(duì)中國高端高性能應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)國產(chǎn)化具有深遠(yuǎn)的意義，這不僅關(guān)系著民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更關(guān)系著國家信息應(yīng)用的國防安全，意義深遠(yuǎn)。從以上諸多應(yīng)用可看出，模擬與仿真是高性能計(jì)算應(yīng)用的一種主要手段。通過研究較小的氨基酸鏈—縮氨酸，發(fā)現(xiàn)其折疊主要是由縮氨酸如何部分與水相互作用所決定的。研究人員再把模擬計(jì)算結(jié)果繪成和溫度對(duì)應(yīng)的圖表，結(jié)果顯示，黑洞能量隨溫度的變化情況與霍金的理論一致。歐洲高性能計(jì)算工作組（High Performance Computing in Europe Taskforce, HET）在《歐洲千萬億次超級(jí)計(jì)算（Petascale Computing in Europe）》報(bào)告中對(duì)5個(gè)不同領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析總結(jié)，指明了這些領(lǐng)域?qū)ηf億次級(jí)超級(jí)計(jì)算的需求，如下表：表6：需要千萬億次超級(jí)計(jì)算應(yīng)對(duì)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)挑戰(zhàn)與可能成效天氣、氣候與地球科學(xué)氣候變化通過增加“全地仿真系統(tǒng)”的容量與模型復(fù)雜度，對(duì)全球氣候變化與溫室效應(yīng)的不確定性程度進(jìn)行量化，并分析其可能造成的影響。大規(guī)模蛋白質(zhì)預(yù)測研究蛋白質(zhì)的大型構(gòu)象變化，該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)在于蛋白質(zhì)誤折疊、未折疊和復(fù)折疊的計(jì)算仿真。綠色航天器設(shè)計(jì)新一代的“綠色航天器”，需要高效能的數(shù)值仿真和優(yōu)化能力，對(duì)實(shí)際運(yùn)行中的飛行器進(jìn)行全機(jī)模擬仿真，其中包括多學(xué)科的耦合分析。但是許多大廠家由于自身技術(shù)發(fā)展道路不同，大勢(shì)研判不同，或者出于商業(yè)利 益考慮，并不能在短時(shí)間內(nèi)開放所有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為此要求數(shù)值模擬達(dá)到高分辨、高逼真、三維、全物理和全系統(tǒng)的規(guī)模和能力，這樣對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求非常高，其峰值速度就要求達(dá)到Tflops(每秒萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算) 的規(guī)模。美國政府和IBM公司合作推動(dòng)了藍(lán)色基因（Blue Gene）方案，研制出了百萬億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)。從中可以看出，不論是從數(shù)量上，還是從性能上，美國都占據(jù)了全球50%以上的份額。整個(gè)計(jì)劃分三個(gè)階段，第一階段為概念評(píng)估階段，第二階段到2006年為系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)評(píng)估階段，Cray Cascade、IBM PERCS、Sun Hero入選，第三階段到2010年為研發(fā)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)千萬億次系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)劃，繼2006年的雙核Dempsey/Woodcrest之后，Intel在四年內(nèi)（2007至2010年）會(huì)先后推出4核Clovertown、8核Harpertown、16核Gainstown和32核Gulftown。IBM的Power6將有單核和多核版本，每核2個(gè)線程；Power6采用了1條13級(jí)流水線—7級(jí)用于浮點(diǎn)運(yùn)算單元、6級(jí)用于整數(shù)運(yùn)算。TILE64放棄了片上總線，采用一種稱為iMesh的互聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)內(nèi)核之間的通信。在SC07超級(jí)計(jì)算大會(huì)上AMD公司推出了第二代微處理器FireStream 9170以及一個(gè)相應(yīng)的軟件開發(fā)工具包。以IBM、Intel為代表的各類機(jī)構(gòu)在2007年取得了諸多進(jìn)展，并共同推動(dòng)了高性能計(jì)算的發(fā)展。 ④ 并行計(jì)算機(jī)本身的構(gòu)建也存在著能耗過大、管理困難、可擴(kuò)展性差等方面的問題. 我國的并行計(jì)算研究和國際走向大致相同, 自20世紀(jì)60年代末至今,已經(jīng)歷經(jīng)三個(gè)階段: ① 第一階段, 60年代末至70年代末,主要從事大型機(jī)中的并行處理技術(shù)研究。產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成立標(biāo)志著中國高性能計(jì)算領(lǐng)域在向標(biāo)準(zhǔn)化、普及化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的方向上邁出了重要的一步，將大力推進(jìn)某乃至中國高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。e) 數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用需要高性能數(shù)據(jù)處理，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)爆炸式增長帶來的難題。三種科研手段中，理論研究為人類認(rèn)識(shí)自然界、發(fā)展科技提供指導(dǎo)，但科學(xué)理論一般并不直接轉(zhuǎn)化 為實(shí)用的技術(shù)；實(shí)驗(yàn)科學(xué)一方面是驗(yàn)證理論、發(fā)展理論的重要工具，另一方面，它是在理論的指導(dǎo)下發(fā)展實(shí)用技術(shù)，直接為經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)；計(jì)算科學(xué)的發(fā)展也有相當(dāng) 悠久的歷史，只是在計(jì)算機(jī)這一強(qiáng)大的計(jì)算工具問世之前，計(jì)算只能利用人類的大腦和簡單的工具，計(jì)算應(yīng)用于科學(xué)研究有天然的局限性，限制了它作用的發(fā)揮；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使用科學(xué)計(jì)算這一先進(jìn)的技術(shù)手段不斷普及，逐漸走向成熟。再有一派就是開放標(biāo)準(zhǔn)派，其中有英特爾挑頭制定的SSI技術(shù)規(guī)范，并不稱為標(biāo)準(zhǔn)，而是希望各個(gè)廠家把自己的成熟標(biāo)準(zhǔn)融入進(jìn)來的。生物醫(yī)學(xué)流體仿真生物醫(yī)學(xué)流體力學(xué)可以提高醫(yī)護(hù)人員在人體循環(huán)系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究工作。材料科學(xué)與納米科學(xué)復(fù)雜材料在電子工業(yè)設(shè)備中，利用仿真對(duì)材料電子傳輸進(jìn)行測定和分析至關(guān)重要；而在對(duì)其他各種材料（如橡膠、涂料、燃料、洗滌劑、功能材料、化妝品與食品）的設(shè)計(jì)和性能表現(xiàn)分析中，對(duì)結(jié)晶、生長、自裝配與聚合等過程的模擬仿真具有核心作用。中國科學(xué)院調(diào)查了26個(gè)下屬研究所的58個(gè)課題組，獲得他們?cè)凇笆晃濉蹦┢趯?duì)高性能計(jì)算的需求情況，結(jié)果表明中科院對(duì)高性能計(jì)算有巨大需求，如下表：表5：中科院對(duì)高性能計(jì)算的部分需求全球科學(xué)研究界對(duì)高性能計(jì)算的需求也極為巨大。阿貢實(shí)驗(yàn)室安裝IBM Blue Gene/P，對(duì)循環(huán)利用核燃料及減少核擴(kuò)散危險(xiǎn)進(jìn)行仿真研究（2007年11月）IBM Blue Gene//P開發(fā)了一整套綜合計(jì)算模型，具有對(duì)先進(jìn)核能系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真的能力，可精確的模擬SFR（鈉快速反應(yīng)堆）中的物理過程。l 這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)包括：高能物理、氣候建模、地震工程、天文、人類基因?qū)W、納米電子設(shè)備開發(fā)等科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)分析與仿真。目前人們用計(jì)算的方法研究從基本粒子、生命現(xiàn)象到宇宙演化、社會(huì)系統(tǒng)等各種問題。2002年以來，隨著PC利潤的進(jìn)一步快速下滑，國內(nèi)外各大PC廠家開始尋找新的利潤增長點(diǎn)。對(duì)本協(xié)議的任何變更須經(jīng)協(xié)議各方一致同意，并以書面形式作出。 在聯(lián)盟組織的項(xiàng)目中，如果是多方合作，項(xiàng)目合作方應(yīng)就合作產(chǎn)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)及其收益的歸屬事項(xiàng)達(dá)成協(xié)議，明確各自的使用權(quán)限和利益分配原則。驗(yàn)收申請(qǐng)一經(jīng)批復(fù)，由甲方組織項(xiàng)目驗(yàn)收。3) 其他企業(yè)(單位)委托科技項(xiàng)目。會(huì)計(jì)人員調(diào)動(dòng)工作或離職時(shí)，必須與接管人員辦清交接手續(xù)。新成員要加入聯(lián)盟需要執(zhí)行的流程如下：1) 提交入會(huì)申請(qǐng)書；2) 秘書處受理申請(qǐng)單位的申請(qǐng)資料及資質(zhì)證明；3) 經(jīng)理事會(huì)討論通過；4) 由理事會(huì)發(fā)給會(huì)員證。：約定由相應(yīng)各方另行協(xié)商簽訂有關(guān)協(xié)議。聯(lián)盟組建宗旨：整合高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的共性問題，搶占技術(shù)制高點(diǎn)，創(chuàng)造新的商機(jī)和市場，促進(jìn)中國民族高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的和諧可持續(xù)