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算力已成為科技創(chuàng)新和發(fā)展的重要支撐，算力經(jīng)濟(jì)也成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重要支柱。本書基于兩位作者多年來的行業(yè)實(shí)踐和思考編寫而成，從為什么需要超級(jí)計(jì)算機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)能解決什么樣的問題、超級(jí)計(jì)算機(jī)的演變與發(fā)展，以及超級(jí)計(jì)算的發(fā)展等方面進(jìn)行了深入討論，更對當(dāng)前廣受關(guān)注的算力經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了深刻的詮釋。本書既具科普性，又具有專業(yè)性和前沿性，無論是算力和算力經(jīng)濟(jì)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員、管理人員，還是超級(jí)計(jì)算技術(shù)的愛好者，都能從本書中受益。

內(nèi)容簡介

算力、數(shù)據(jù)、AI已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)當(dāng)今社會(huì)技術(shù)發(fā)展的三架馬車，而算力也從傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算向云超算的方向發(fā)展。本書旨在探討當(dāng)前超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算的融合而給算力帶來的新的發(fā)展，介紹當(dāng)前在算力領(lǐng)域的一些實(shí)踐和探索，從理論到工程，幫助讀者了解超級(jí)計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)與未來發(fā)展，從而更好地應(yīng)用和發(fā)展高性能技術(shù)。

作者簡介

張福波　天云軟件創(chuàng)始人、首席科學(xué)家，在軟件行業(yè)有30多年的工作經(jīng)驗(yàn)。在比利時(shí)皇家根特大學(xué)獲得博士學(xué)位，獲得多項(xiàng)技術(shù)專利。曾為美國羅斯拉姆斯核物理中心開發(fā)超級(jí)計(jì)算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)。參與和主持了國家863制造網(wǎng)格項(xiàng)目，作為網(wǎng)格專家參與實(shí)施了當(dāng)時(shí)國內(nèi)第一大超級(jí)計(jì)算中心——上海超級(jí)計(jì)算中心的建設(shè)項(xiàng)目。1988年參與“銀河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和編譯系統(tǒng)的建設(shè)。曾被評(píng)為“中國軟件十大領(lǐng)軍人物”。

張?jiān)迫?博士，中科院計(jì)算所研究員，博士生導(dǎo)師，并行軟件實(shí)驗(yàn)室主任。中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)副秘書長，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事、會(huì)士、高性能計(jì)算專業(yè)委員會(huì)秘書長，中國智能計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長，ACM中國高性能計(jì)算專家委員會(huì)主席，中國軟件行業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事。主要研究方向?yàn)椴⑿谐绦蛟O(shè)計(jì)和性能評(píng)價(jià)、并行計(jì)算和并行編程模型等。獲2000年和2019年國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)，2021年度ACM 戈登·貝爾獎(jiǎng)提名，首屆CCF“青竹獎(jiǎng)”。中國高性能計(jì)算機(jī)TOP100排行榜創(chuàng)始人和發(fā)布者，國際人工智能算力排行榜AIPerf500發(fā)起人，PAC、CCF CPC和ACM IPCC超算大賽創(chuàng)始人。擔(dān)任國際會(huì)議程序委員會(huì)委員和共同主席一百余次。國家基因庫高級(jí)顧問，青海省大數(shù)據(jù)與云計(jì)算咨詢專家委員會(huì)委員，貴州省農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)專家委員會(huì)委員等。

目錄

目錄
序一
序二
序三
前言
第1章　什么是超級(jí)計(jì)算機(jī)1
1.1　超級(jí)計(jì)算機(jī)簡史 2
1.2　現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī) 8
1.2.1　并行計(jì)算和并發(fā)計(jì)算 11
1.2.2　分布式計(jì)算系統(tǒng) 12
1.2.3　超級(jí)計(jì)算機(jī)的能源使用和熱量管理 25
1.3　超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展 26
1.3.1　量子計(jì)算機(jī)的概念和重要性 30
1.3.2　量子計(jì)算機(jī)中的量子糾纏 30
1.3.3　量子計(jì)算機(jī)的研發(fā) 31
1.3.4　未來的超級(jí)計(jì)算機(jī) 32
1.4　超級(jí)計(jì)算與算力經(jīng)濟(jì) 33
第2章　超級(jí)計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用43
2.1　超級(jí)計(jì)算機(jī)是科技研發(fā)和創(chuàng)新的引擎 44
2.1.1　人均算力消費(fèi)反映了一個(gè)國家的科技創(chuàng)新水平44
2.1.2　超級(jí)計(jì)算機(jī)與人工智能 46
2.1.3　超級(jí)計(jì)算機(jī)與機(jī)器學(xué)習(xí) 48
2.1.4　超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 49
2.2　超級(jí)計(jì)算機(jī)與工業(yè)智能制造 55
2.2.1　CAE的下一個(gè)時(shí)代是數(shù)字孿生 56
2.2.2　人工智能結(jié)合HPC提升制造效率 59
2.2.3　工業(yè)4.0和HPC 60
2.3　超級(jí)計(jì)算機(jī)與人工智能、大數(shù)據(jù)的融合 63
2.3.1　超級(jí)計(jì)算機(jī)與人工智能、大數(shù)據(jù)融合
是必然的趨勢 63
2.3.2　融合的案例 68
第3章　超級(jí)計(jì)算機(jī)的建設(shè)與管理71
3.1　超級(jí)計(jì)算機(jī)的集群建設(shè) 72
3.1.1　建設(shè)HPC集群前需要了解的知識(shí) 72
3.1.2　建設(shè)HPC集群需要考慮的因素 79
3.1.3　建設(shè)HPC集群 88
3.2　應(yīng)用集成平臺(tái)和調(diào)度引擎　95
3.2.1　集群調(diào)度軟件和應(yīng)用集成中臺(tái)　96
3.2.2　SD-WAN和多地HPC資源池共享　103
3.3　我國超算的發(fā)展　103
3.3.1　中國TOP100排行榜和世界TOP500排行榜　103
3.3.2　上海超算中心助力工程仿真應(yīng)用　116
3.3.3　神威太湖之光：獨(dú)立自主研發(fā)的超級(jí)
計(jì)算機(jī)的樣板　123
第4章　超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算131
4.1　傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算　133
4.1.1　超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算的區(qū)別　133
4.1.2　超級(jí)計(jì)算和云計(jì)算的經(jīng)濟(jì)學(xué)　134
4.2　超級(jí)計(jì)算和云計(jì)算的融合　138
4.2.1　超算上云已是大勢所趨　138
4.2.2　世界知名高性能計(jì)算云提供商　141
4.2.3　超級(jí)計(jì)算向云靠攏　144
4.2.4　高性能計(jì)算云的彈性集群即服務(wù)　148
4.2.5　亞馬遜HPC云　151
4.2.6　我國超算上云的情況　164
4.3　我國的超級(jí)計(jì)算云　165
4.3.1　超算云和云超算　165
4.3.2　阿里云的E-HPC　167
4.3.3　北京超級(jí)云計(jì)算中心的超算云　179
參考文獻(xiàn)185
后記與致謝189

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前言/序言

如果說蒸汽機(jī)是工業(yè)革命的引擎，發(fā)電機(jī)是電氣時(shí)代的引擎，那么計(jì)算機(jī)就是數(shù)字信息時(shí)代的引擎，而超級(jí)計(jì)算機(jī)是引領(lǐng)科學(xué)計(jì)算創(chuàng)新、攀登新高峰的引擎。
通常，人們認(rèn)為計(jì)算機(jī)就是用來計(jì)算的，因?yàn)樗愕每?、算得?zhǔn)。這個(gè)觀點(diǎn)沒有錯(cuò)， 最早發(fā)明計(jì)算機(jī)就是為了計(jì)算（Computation），而計(jì)算機(jī)的能力也稱為算力（Computing Power），特別是在密碼破譯中，計(jì)算機(jī)發(fā)揮了巨大作用。這是個(gè)博弈問題，只要我方計(jì)算機(jī)算得比敵方快，敵方就很難破譯我方的密碼，而我方就可能破譯敵方密碼。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)無處不在了。我們已經(jīng)從單純地依靠計(jì)算機(jī)計(jì)算的時(shí)期邁入了數(shù)字時(shí)代，即計(jì)算機(jī)世界可以是物理世界的一個(gè)數(shù)字模型。在這個(gè)數(shù)字虛擬空間中，我們幾乎可以做任何想做的事情，比如戰(zhàn)場模擬對抗、汽車碰撞、數(shù)字風(fēng)洞、大氣模擬等。這時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)解決這類問題的計(jì)算規(guī)模是巨大的，數(shù)據(jù)是海量的，普通計(jì)算機(jī)無法承載和完成這類任務(wù)，所以超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。