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个人超级计算机

?From China Computerworld, May 3, 1999.

一种值得关注的新兴Supercomputing 环 境 　　　李 晓 明

计算机在我们工作和生活中的应用越来越广，人们现在常用"Ubiquitous"和"Pervasive"来形容计算机的无处不在。工艺的成熟使计算机从安装在需特别维护的专门机房里的珍品，变成了随处可见的"大路货"。纵观计算机的应用领域，我们现在大致上可以将它们分为两类，即主流计算与超级计算。主流计算(MainstreamComputing)，即普遍用于商业、工业、办公和家庭的计算设施和方式。之所以称为主流，指的是它们在整个计算机工业中所占有的份额具有统治地位。超级计算(Supercomputing)，从技术的意义上说，是为了在问题的求解上具有更快的速度、更高的精度、更大的规模、更好的性能价格比而采用的非主流计算的设施和方式。这种说法的一个重要推论是：有意义的超级计算研发工作是不应被主流计算的自然发?quot;淹没"的工作。主流计算在不断发展，微处理器从8086、80286到现在的PentiumⅢ，以及即将出现的Merced的发展历程就是最好的事例之一。历史上有超级计算研发工作被主流计算的发展淹没的事例。例如曾风行一时的LISP机，在还没有来得及发挥其社会作用时，很快就被RISC工作站取代了。

????----看起来，我们可以有两种有意义的超级计算工作，一是"拉开距离"；二是"水涨船高"。前者要追求领先若干年，待主流计算赶上来时，它已发挥了足够的作用，可以光荣退役了；后者希望能将基础建立在主流计算之上，从而总能?quot;技高一筹"。本文介绍的这种环境属于后者。

主流计算与超级计算环境的对称性

????----回顾计算机系统的发展，我们看到，主流计算大致显现了这么一个演化过程：从70年代开始，是所谓的Mainframe占主导地位；到80年代，有了PC后，随着局域网的发展，于是产生了Client/Server计算方式；而90年代，人们在谈WebtopComputing。我们注意到，这三个阶段，不是严格地一个取代另一个，它们所表现的是随着计算机应用面的扩大，主流计算主要方式所起的变化。对应地，超级计算机系统始于70年代；在80年代，人们开始谈论NOW(NetworkofWorkstations)；在90年代的现在，基于Web的Metacomputing又成了热门话题之一。于是我们看到，主流计算和超级计算的演化基本上是对称的.----应该说，在超级计算中，与主流计算中的PC相对应的则出现得稍为晚一些，它将用1996年由美国NASA的ThomasSterling等人首先倡导的一类昵称为Beowulf(芬兰古典叙事诗中的一个英雄)的系统来弥补，即本文所讨论的。为对称性，我们称它们为PersonalSupercomputer或PSC。

个人超级计算机系统

????----简单厮担琍SC是具有时代新意和特定技术含义的PCCluster。它的物质基础是：当前高档PC和高速局域网产品已十分成熟，且"极端"便宜，在计算能力上容易做到每1000美元200Mflops，在通信能力上容易做到每1000美元400Mbps。对比当初80Mflops的CRAY价值几百万美元，现在获得同样性能所需的费用几乎可以忽略不计了。同时，以Linux、GNU为代表的OpenFreeSoftware运动已积累了大量的、有用的、免费的且成熟的软件。这是PSC的技术和精神基础。在这种基础上，构造PSC的哲学是：

????----(1)COTS硬件

????----PC以及用Alpha、PowerPC或StrongARM等处理器做成的"PC"(例如在LinuxExpo上展出的Corel)，不要显示器，最好也不要显示卡(降低成本)，用FastEthernet、Myrinet等商品网络部件互连。

????----(2)Free(或基本免费)的基础软件

????----Linux(RedHat、Slackware)为操作系统，MPI和PVM实现消息传递，用EASY做任务调度。最近出了个ExtremeLinux，它以RedHatLinux为基础，且将有关上层软件都捆绑在一起。

????----(3)将注意力集中在应用问题上

????----按应用需求考虑系统配置(处理器、主板、Cache、内存、磁盘、网络)，开发专门的并行应用程序，为该应用程序的优化尽一切努力。在这个意义上，一台Beowulf基本上就是一台专用机。

????----(4)个人拥有

????----系统便宜得没有必要共享！--提高可用性的关键。

????----我们强调可用性，希望整个系统随时可用，不会有某个节点在不被注意时被随手关掉了，或者大家随意利用计算