高性能计算的软件挑战(1)

高性能计算正向我们普通人一步步走来，然而，软件却成了这路上的一道关口，而且短时间内无法逾越……

一个有意思的趋势是，随着应用的普及，计算设备正趋向两端发展。一端是产品微型化，比如手机、PDA等等，另一端是巨型化，比如高性能计算机。在微型化的一端，硬件越来越小，产品也越来越便宜，人人都希望拥有，这就要求运行其上的软件能够提供“傻瓜化”的应用；而在巨型化的一端，则追求计算的高精度、高速度，以满足海量、复杂数据的快速处理需求。高性能计算机即顺应这种需求而不断发展的。

多年来，高性能计算广泛应用在天气预报气象、制药企业的药理分析、科研人员的大型科学计算问题、石油勘探中对石油储量的分析、航空航天企业的设计和模拟、化工企业中对分子结构的分析计算、制造业中的CAD/CAM系统和模拟试验分析、银行和金融业对经济情况的分析、生物/生命科学中生物分子研究和基因工程计算等诸多需要进行大型计算的领域，自身也得到了长足的发展。

不过，在国内，高性能计算机出现了“轻软偏硬”的局面:硬件愈来愈先进、软件却迟迟未能跟进。这在某种程度上限制了高性能计算机在更广范围的普及和应用。

积极的硬件

目前，高性能计算机已经由主要集中于科学计算领域同时向商业领域进发，金融、电力领域也开始广泛应用高性能计算机。新兴市场的出现引起了厂商的注意，更多的厂商加入高性能计算机市场。

在我国，主要以硬件厂商为代表的国产厂商积极投身在高性能计算领域。2006年11月，中国软件协会数字软件分会、国家863高性能计算机评测中心公布了2006年中国HPC TOP100强厂商，其中国产厂商占到41％的市场份额。 曙光、联想和浪潮名列其中。

比如曙光公司已发布了以龙芯3号国产CPU构建100万亿次曙光5000超级计算机的“超龙”计划。该计划预期在2008年推出曙光5000A百万亿次超级计算机，2010年推出每秒浮点运算速度达千万亿次的曙光6000超级计算机。“超龙”计划使得中国成为继美国、日本之后第三个宣布千万亿次超级计算机研发计划的国家。

浪潮天梭系列是国产高性能计算机产品中的另一个主力军。与曙光系列服务器以科技计算为主不同，浪潮天梭服务器主要应用于商业领域。

在这个市场上，更不乏大型国际厂商的身影，比如在最新的“全球高性能计算机TOP500排行榜”显示，惠普以203台、40.6%的份额，成为全球用户基础最大的高性能计算生产厂商。而IBM今年刚刚宣布推出世界上最强大的超级计算机蓝色基因的第二代产品——蓝色基因/P(Blue Gene/P)。蓝色基因/P的性能几乎是其上一代产品蓝色基因/L的3倍。

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潜在的软件挑战

高性能计算的原理其实是将计算负荷由多台通用主机共同承担，同时处理多个任务的计算，以确定规模的问题在更短的时间内得到解决。这不仅对硬件的提出了更高要求，也预示着需要提高并行计算的能力。而要提高并行计算能力，关键在软件。

中科院网络信息中心超级计算中心主任迟学斌认为，现在支持高性能计算集群的程序很少:“高性能计算面临的挑战，不在计算机本身，而是在应用和软件上。”

因为，以前所有适用于单CPU的串行计算软件，不能用在并行机上。所以软件的编制方式需要从根本上改变，根本算法不一样，软件需要重新编写。所以，与适用于单CPU的大量软件相比，可用在高性能计算机上的软件还少得很。