在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)角落。因 此，MD模擬用戶(hù)經(jīng)?？梢圆幌幕蛑幌暮苌俚慕?jīng)費(fèi)就能得到一定的計(jì)算資 源，用于MD模擬。

MD模擬用戶(hù)最容易得到的計(jì)算資源是個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)。目前，個(gè)人計(jì)算 機(jī)的功能已經(jīng)相當(dāng)強(qiáng)大，一般能夠滿(mǎn)足MD模擬的初步需求。一臺(tái)最新的具有 八核芯CPU的個(gè)人計(jì)算機(jī)，已比十年前的一臺(tái)工作站(workstation)或服務(wù)器 (server)的計(jì)算速度更快。

如果個(gè)人計(jì)算機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)開(kāi)展MD模擬研究的要求，可以考慮購(gòu)置計(jì) 算性能更優(yōu)的工作站，專(zhuān)門(mén)用于MD模擬研究。具有多個(gè)多核芯CPU的工作 站，性能比一般個(gè)人計(jì)算機(jī)優(yōu)許多倍，但價(jià)格比個(gè)人計(jì)算機(jī)高更多倍。目前，一 臺(tái)工作站的CPU數(shù)量常為2?8,而一個(gè)CPU的核芯數(shù)為4?8。這樣，一臺(tái)配 置8個(gè)八核芯CPU的工作站，擁有64個(gè)核芯，其計(jì)算性能已經(jīng)十分強(qiáng)大，可以 滿(mǎn)足大多數(shù)MD模擬工作的需求。

除單臺(tái)多核芯多CPU的工作站外，小型研究組也可以考慮購(gòu)置集群式計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)(cluster)o 一個(gè)集群式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般由一臺(tái)主機(jī)或主節(jié)點(diǎn)(master) 和多臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)(node)組成，通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通信和數(shù)據(jù)傳 輸，構(gòu)成靈活的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于單臺(tái)服務(wù)器的價(jià)格，隨配備的CPU數(shù)的增加 呈非線(xiàn)性增加；因此，具有相同計(jì)算能力的集群式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與單臺(tái)高性能服務(wù) 器相比，集群式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的成本大大低于單臺(tái)高性能服務(wù)器。集群式計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的另一個(gè)好處是既可以在同一節(jié)點(diǎn)運(yùn)行多個(gè)串行作業(yè)，又可以在同一節(jié)點(diǎn)上并 行運(yùn)行同一個(gè)作業(yè)，甚至可以在整個(gè)集群式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)并行作業(yè)。這樣 的運(yùn)行模式，對(duì)一個(gè)小型研究組來(lái)說(shuō)非常靈活。當(dāng)模擬計(jì)算工作需要時(shí)，整個(gè)集 群系統(tǒng)可以并行運(yùn)行同一作業(yè)，完成特定的大型模擬任務(wù)。當(dāng)計(jì)算模擬工作不需 要時(shí)，各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以分別運(yùn)行不同的作業(yè)，滿(mǎn)足研究組內(nèi)多人使用的需求。

最初步的集群式計(jì)算系統(tǒng)是PC集群，由若干臺(tái)PC組成主節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)， 各節(jié)點(diǎn)之間以千兆以太網(wǎng)連接，對(duì)外通過(guò)主節(jié)點(diǎn)與局域網(wǎng)連接。局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng) 相連，所有用戶(hù)都通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以遠(yuǎn)程登錄的方式使用集群系統(tǒng)。為了節(jié)省空間， PC集群常做成機(jī)架式樣，在一個(gè)機(jī)架上放置約10臺(tái)PC。

這樣的PC集群，可以實(shí)驗(yàn)室自己裝配，價(jià)格低廉。實(shí)驗(yàn)室自己裝配的PC 集群的缺點(diǎn)是總節(jié)點(diǎn)數(shù)不能太多，一般限制在32臺(tái)以下，以20臺(tái)左右的并行效 果最好。當(dāng)PC集群擁有更多的節(jié)點(diǎn)時(shí)，受節(jié)點(diǎn)間通信帶寬的限制，并行效率明 顯下降。特別是，MD模擬等計(jì)算化學(xué)作業(yè)，各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的通信量比其他 計(jì)算作業(yè)大，大集群的并行效率降低明顯，加速比的提高受到限制。在工程、物 理、力學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的有限元計(jì)算中，各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的通信相對(duì) 較少，可以利用更大的計(jì)算機(jī)集群。因此，在計(jì)算化學(xué)工作者和主要使用有限元 計(jì)算的工程、物理、力學(xué)、數(shù)學(xué)工作者共同建設(shè)計(jì)算機(jī)集群時(shí)，相互之間往往有 不同的需求，計(jì)算化學(xué)工作者希望把較大的集群拆分成若干中等規(guī)模的集群，相 反，使用有限元計(jì)算的用戶(hù)希望把集群做得越大越好，以滿(mǎn)足并行計(jì)算的需要。

PC集群的另一個(gè)缺點(diǎn)是占用的實(shí)驗(yàn)室空間比較大、噪聲和發(fā)熱也比較大。 因此，需要一個(gè)配備空調(diào)設(shè)備的計(jì)算機(jī)房，以放置PC集群。特別是，我國(guó)的大 部分地區(qū)，夏天炎熱，如果沒(méi)有配置空調(diào)設(shè)備，PC集群可能因過(guò)熱而不能正常 使用，甚至停止工作。

比PC集群更穩(wěn)定、性能更優(yōu)的是服務(wù)器集群。服務(wù)器集群與PC集群具有 相似的結(jié)構(gòu)，只需把其中的部分或全部節(jié)點(diǎn)替換為服務(wù)器。服務(wù)器集群的性能優(yōu) 越、功能強(qiáng)大，可以滿(mǎn)足大多數(shù)研究組的需求。但是，服務(wù)器集群的購(gòu)置費(fèi)用高 昂，一般研究組的科研經(jīng)費(fèi)難以承擔(dān)。

除了研究組自備的集群式計(jì)算系統(tǒng)外，學(xué)校、學(xué)院、研究所等機(jī)構(gòu)配備計(jì)算 速度更快的計(jì)算系統(tǒng)，通常也是服務(wù)器集群。大型集群的節(jié)點(diǎn)數(shù)在數(shù)百到數(shù)千之 間，價(jià)格在數(shù)百萬(wàn)到數(shù)千萬(wàn)之間。如果研究組所在的機(jī)構(gòu)擁有公用的大型計(jì)算系 統(tǒng)，應(yīng)該首先考慮使用公用資源。通過(guò)向計(jì)算系統(tǒng)的管理部門(mén)提出申請(qǐng)，往往可 以免費(fèi)或以很低的成本獲得計(jì)算資源。在使用公用計(jì)算資源時(shí)，即使需要支付一 定的機(jī)時(shí)費(fèi)，總費(fèi)用也往往是研究組自備計(jì)算系統(tǒng)的一小部分。另外，研究組自 備的計(jì)算系統(tǒng)，包括空調(diào)等的維護(hù)費(fèi)用也很高。相反，機(jī)構(gòu)公用計(jì)算系統(tǒng)的維 護(hù)，有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，不需要研究組負(fù)責(zé)。

但是，研究組自備計(jì)算系統(tǒng)也有很多優(yōu)點(diǎn)。一方面，研究組能夠完全掌控計(jì) 算系統(tǒng)，在工作需要時(shí)可以集中所有的計(jì)算資源完成重要的作業(yè)。另一方面，使 用者可以學(xué)習(xí)計(jì)算系統(tǒng)的日常管理和維護(hù)技能，對(duì)以后的工作幫助巨大。