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硬件高性能和应用低效率之间的矛盾十分突
出出。。目前我国大规模并行数值模拟软件（高端软件）严重不足。据
上海超级计算中心2009 年统计：我国60%的HPC 应用为16 处理器核
以下的规模(受国外软件license( 费用)的限制)，所用的开源大规模并
行代码99%来自国外。而在美国橡树岭国家实验室，3万核以下的
计算占到50%，4~9 万核的计算占18%。
美国 Jaguar 上计算任务列表7
我国大规模并行计算
现状、、挑战挑战、、与机遇与机遇
3. Everything goes parallel 。。现有许多软件，特别是PC 机
时代诞生的数值模拟软件，其架构已不适应新型体系结
构和海量并行计算的要求，需要重新设计。最典型的例
子：大多的并行CAE 软件都是通过调用并行求解器实现
并行化，这种“串(前处理) -- 并(求解) -- 串(后处理)”的并
行模式迟早会遇到扩展性的问题。因此 ““发挥海量并行发挥海量并行
性和大规模化””应该是我国新一代科学与工程计算软件应该是我国新一代科学与工程计算软件
实现跨越发展的契机。8
一些观点摘要
• “Why the . must lead in supercomputing” Jun 16th, 2010
– “… challenges to . leadership in supercomputing and chip design
threaten our country’s economic future .”
• “China’s
ebulae
o. 2” Jun 1st, 2010
– “
ebulae reports an impressive theoretical peak capability of almost 3
petaflop/s — the highest ever on the TOP500 .”
• “有时候，，国内的超算中心都很悲惨国内的超算中心都很悲惨。” “因为我还很差，，系统的应用规模上不去系统的应用规模上不去。”
• 美国材料分析领域的超前性比我国高10 倍甚至百倍，，其超算中心的作其超算中心的作
业规模也非常大，，基本都是基本都是5～10 万个 CPU 同时运行，，而我国每天最而我国每天最
多只有几百或上千个CPU 同时运行。“并非我们硬件比人家差几百
倍倍，，，而是而是我们在高性能计算的软件方面非常落后，，并行计算能力还很并行计算能力还很
差。”
• “在这种情况下，，我国的超算中心只能去购买发达国家的商业软件我国的超算中心只能去购买发达国家的商业软件，
有些专用软件的价格非常昂贵，，甚至比建一个硬件平台还要贵甚至比建一个硬件平台还要贵，，一般一般
的超算中心根本承担不起。。还有一些高科技产品还有一些高科技产品，，由于国外出口政策由于国外出口政策
的限制，，即使有钱也买不到即使有钱也买不到。”
大规模并行计算应用软件发展将迎来好时机！9
何谓大规模并行计算？
• 何谓大规模？
– 在2002 年日本制造出世界上最快的超级计算机“地球模拟器”的时
候候，，，日本人把百万自由度有限元求解作为当时追求的目标日本人把百万自由度有限元求解作为当时追求的目标。8年后
的今天，，即使是即使是千万单元级的计算规模，，也对我国现有的高性能也对我国现有的高性能
计算资源完全不构成挑战。。目前世界上最大的有限元计算规模为目前世界上最大的有限元计算规模为
10 亿单元级(流体力学计算)。
– 大规模并行计算一般是指具有一定挑战性的并行计算课题 (比如:
16/32 核以下的并行计算已经一般不能称之为大规模并行计算了)。