El desarrollo de aplicaciones de informática de alto rendimiento
Todo el mundo ha ido coincidiendo gradualmente con esta opinión. Las computadoras de alto rendimiento son servidores con un precio de más de 100.000 yuanes. La razón por la que se le llama computadora de alto rendimiento es que tiene ventajas funcionales y de rendimiento en comparación con las microcomputadoras y los servidores de PC de gama baja. Las computadoras de alto rendimiento también se dividen en gama alta, media y baja, siendo el mercado de sistemas de gama media el que se desarrolla más rápidamente. Desde la perspectiva de la aplicación y el mercado, los sistemas de gama media a alta se pueden dividir en dos tipos. Uno se llama supercomputadora, que se utiliza principalmente para cálculos de ingeniería científica y diseños especializados, como Cray T3E; un superservidor, que se puede utilizar para soportar informática, procesamiento de transacciones, aplicaciones de bases de datos, aplicaciones y servicios de red, como el SP de IBM y el Dawn 2000 nacional.
Desde una perspectiva de mercado, los ordenadores de alto rendimiento son una industria de alta tecnología y grandes beneficios con una cuota de mercado en constante expansión. La amplia aplicación de computadoras de alto rendimiento en departamentos gubernamentales, investigación científica y otros campos juega un papel irremplazable en el aumento de la competitividad científica y tecnológica de un país. Además, la experiencia de Estados Unidos y Europa ha demostrado que las empresas pueden mejorar eficazmente la productividad utilizando computadoras de alto rendimiento.
La tendencia de desarrollo de las computadoras de alto rendimiento se refleja principalmente en los aspectos de redes, integración de la arquitectura, apertura y estandarización, y diversificación de aplicaciones. La tendencia de las redes será la tendencia más importante de las computadoras de alto rendimiento. El propósito principal de las computadoras de alto rendimiento es como hosts en entornos informáticos de red. En el futuro, se aplicarán cada vez más aplicaciones en el entorno de red. Habrá miles de millones de dispositivos cliente. Todos los datos y aplicaciones importantes se colocarán en servidores de alto rendimiento y el modo Cliente/Servidor entrará en la segunda etapa. Generación, es decir, el modelo de agregación de servidores, que es una tendencia de desarrollo.
Grid se ha convertido en un nuevo punto de investigación en informática de alto rendimiento y es una tecnología emergente muy importante. El modelo de aplicación del entorno informático de red seguirá siendo Internet/Web, pero en 5 a 10 años, el modelo de red de información se generalizará gradualmente. Estados Unidos está significativamente por delante de otros países en redes informáticas. Existe la opinión de que el apoyo actual a la investigación sobre redes en los Estados Unidos es comparable al apoyo que se dio a la investigación en Internet en la década de 1970, y se espera que se extienda a todos los campos del desarrollo económico y social nacional en 10 años. La principal diferencia entre la red e Internet/Web es la integración, que organiza computadoras, datos, equipos valiosos, usuarios, software e información distribuidos por todo el país en un todo lógico. Diversas industrias pueden ejecutar sus propias redes de aplicaciones sobre esta base. Estados Unidos inició el programa STAR-TAP en un intento de expandir la red en todo el mundo.
En términos de arquitectura, una tendencia importante es que los superservidores están reemplazando a las supercomputadoras y convirtiéndose en la tecnología de arquitectura principal para la informática de alto rendimiento. Los productos de gama baja en el mercado de computadoras de alto rendimiento serán principalmente SMP (Symmetric MultiProcessor, multiprocesador simétrico), y los productos de gama media son SMP, CC-NUMA (Cache Coherent-Non Uniform Memory Access, acceso a memoria no uniforme). que admite la coherencia de la caché) y clústeres, los productos de gama alta utilizarán clústeres de nodos SMP o CC-NUMA. Alrededor de 2001, habrá una estructura híbrida que combine las ventajas de NUMA (COMA y CC-NUMA) y la arquitectura de clúster, denominada sistema Cluster-NUMA (C-NUMA). Las funciones reconfigurables, particionables y configurables serán cada vez más importantes. Además, existe una arquitectura emergente llamada multithreading que se utilizará en supercomputadoras. Su representante es el sistema MTA de Tera. Se ha ejecutado con éxito un MTA de 8 CPU en el Centro de Supercomputación de San Diego. Vale la pena señalar que los sistemas de alta gama planificados por todos los fabricantes son grupos, y algunos fabricantes han comenzado a estudiar la estructura C-NUMA.
Estados Unidos siempre ha sido el país que más importancia concede a los ordenadores de alto rendimiento, que más invierte y que más se beneficia, y su investigación también está por delante del mundo.
El programa ASCI de Computación Estratégica Acelerada del Departamento de Energía de EE. UU. tiene como objetivo construir sistemas, software y algoritmos de supercomputadoras de 100 teraflop para simular de manera realista una explosión nuclear en 2004; el programa HECC (Computación y Computación de Alta Gama), directamente bajo la Casa Blanca, tiene como objetivo Investigar y desarrollar tecnologías clave para la computación de alto rendimiento y construir infraestructura de alto rendimiento. Petaflops planea desarrollar tecnología para construir sistemas de petaescala; el último plan Ultrascale apunta a desarrollar sistemas de petaescala en 2010; Japón planea desarrollar una máquina de vectores paralelos de 40 teraflop en 2002. Las fortalezas de Europa se reflejan principalmente en la aplicación de computadoras de alto rendimiento.
En general, las aplicaciones informáticas extranjeras de alto rendimiento han alcanzado una escala considerable y existen ejemplos de aplicaciones relativamente maduros en varios campos. El uso extensivo de computadoras de alto rendimiento en los departamentos gubernamentales puede mejorar efectivamente las capacidades de orientación y monitoreo macro del gobierno para el desarrollo económico y social nacional, incluida la lucha contra el contrabando, la mejora de los impuestos, el monitoreo financiero y la advertencia de riesgos, el monitoreo y análisis ambiental y de recursos, etc. .
En el campo de la invención y la innovación, Shell Oil Company recopila sugerencias innovadoras de los empleados a través de su intranet global y servidores de alto rendimiento para el procesamiento centralizado. Entre ellas se encontraba una nueva tecnología para la detección láser de yacimientos de petróleo subterráneos, con la que se descubrieron 300 millones de barriles de petróleo crudo para la empresa. En el campo del diseño, Hollywell y General Electric utilizan redes para conectar servidores y equipos valiosos en centros de diseño de todo el mundo, de modo que los ingenieros y los clientes puedan diseñar productos juntos y el tiempo de diseño se pueda reducir 100 veces. Para muchas grandes empresas, los costos de adquisición son un componente importante de los costos totales.
Ford utilizó computadoras de alto rendimiento para construir un mercado en línea que conectaba a sus más de 30.000 proveedores a través de Internet. Este tipo de compra en línea no sólo puede bajar los precios y reducir los costos de compra, sino también acortar el tiempo de compra. Ford estima que hacerlo ahorrará aproximadamente 8 mil millones de dólares en costos de adquisición. Además, la fabricación, la logística y el transporte, la investigación de mercado y otros campos también son áreas donde las computadoras de alto rendimiento pueden mostrar sus talentos.
El valor que las computadoras de alto rendimiento pueden crear para las empresas es extraordinario, y las empresas y los usuarios extranjeros se han dado cuenta plenamente de ello. Una prueba de ello es que desde mediados de los años 90, más de 80 administradores de información de empresas extranjeras han considerado ordenadores de alto rendimiento a la hora de comprar máquinas. A principios de los años 90, esta cifra era sólo de 15.
El trabajo de publicidad y educación en esta área en China aún es insuficiente. Las empresas, los gobiernos y la sociedad no han sido plenamente conscientes de los beneficios de las computadoras de alto rendimiento, lo que ha dado lugar a algunos malentendidos conceptuales. En el pasado, cuando la gente mencionaba computadoras de alto rendimiento, inmediatamente pensaba en supercomputadoras utilizadas para cálculos científicos de vanguardia. De hecho, el propósito de las computadoras de alto rendimiento 90 es el procesamiento de datos informáticos no científicos, el procesamiento de transacciones y los servicios de información. Ya no es la nieve en la torre de marfil. Con la llegada de la "computación en red" y la "era post-PC", habrá miles de millones de dispositivos cliente en todo el mundo y necesitarán estar conectados a millones de servidores de alto rendimiento. Las computadoras de alto rendimiento serán cada vez más reconocidas por la industria y se convertirán en una importante herramienta de producción.
Además, la gente siempre ha tenido el malentendido de que las computadoras de alto rendimiento son para industrias de alta tecnología y de servicios, y que las industrias tradicionales (especialmente la manufactura) no necesitan usarlas. De hecho, las computadoras de alto rendimiento pueden usarse ampliamente en biología, información, comercio electrónico, finanzas, seguros y otras industrias. También es un factor importante en las industrias tradicionales (incluida la manufactura) para lograr la transformación tecnológica y mejorar la productividad: "electrónica". "productividad" (e-productividad) y competitividad. La informática de alto rendimiento se ha expandido desde la informática técnica (es decir, la informática científica y la informática de ingeniería) hasta las aplicaciones comerciales y los servicios de información de red. Dawn 2000-II se centra en aplicaciones en los tres campos de la informática técnica, las aplicaciones empresariales y los servicios de red.
Cabe decir que la investigación y aplicación de ordenadores de alto rendimiento en China ha logrado algunos éxitos, incluido el lanzamiento del superservidor Dawn 2000 y algunos campos de aplicación que se están promoviendo, como los túneles de viento digitales en la industria aeroespacial puede reducir el número de experimentos, acortar el ciclo de desarrollo y ahorrar costos de desarrollo; utilizar computadoras de alto rendimiento para realizar pronósticos meteorológicos y simulaciones climáticas y proporcionar alertas tempranas sobre los fenómenos de El Niño y el clima desastroso. aniversario del Día Nacional, la Administración Meteorológica Nacional utilizó computadoras nacionales de alto rendimiento para predecir Beijing. La región ha realizado pronósticos conjuntos, pronósticos de mesoescala y pronósticos meteorológicos a corto plazo, y además ha logrado buenos resultados de pronóstico en los campos de la bioingeniería; , bioinformática, diseño de barcos, diseño de automóviles y simulación de colisiones, así como la gestión de la construcción y el control de calidad del Proyecto de las Tres Gargantas, hay ejemplos de aplicaciones exitosas de computadoras de alto rendimiento.
Sin embargo, en general, la aplicación de computadoras de alto rendimiento en China todavía está relativamente rezagada. Las principales razones son la insuficiencia de equipos, las débiles medidas conjuntas y de apoyo, y la insuficiente publicidad y educación. En primer lugar, la capacidad instalada de ordenadores de alto rendimiento en China es evidentemente insuficiente. En 1997, las ventas mundiales de computadoras de alto rendimiento ascendieron a aproximadamente 22 mil millones de dólares en los Estados Unidos y aproximadamente 700 millones de dólares en China. Las ventas de microcomputadoras de Estados Unidos representan alrededor del 38% del mercado mundial, y las computadoras de alto rendimiento representan el 34% del mercado mundial, cifras ambas superiores a su participación en el PIB mundial (alrededor del 25%). Las ventas de microcomputadoras de China representan alrededor del 3 por ciento del mercado mundial, cifra superior a la participación de China en el PIB (2,6); Desde otra perspectiva, el mercado de microcomputadoras de China es cerca de 1/10 del de Estados Unidos, pero el mercado de computadoras de alto rendimiento de China es menos de 1/30 del de Estados Unidos.
El equipamiento insuficiente ha afectado gravemente al desarrollo de aplicaciones informáticas de alto rendimiento y al cultivo de talentos, lo que a su vez ha afectado al uso y equipamiento de ordenadores de alto rendimiento. Afortunadamente, con la profundización del trabajo en materia de redes e informatización, la sociedad nacional ha comenzado a darse cuenta de la importancia de las computadoras de alto rendimiento. En 1999, las ventas del mercado de computadoras de alto rendimiento en China aumentaron más del 50%.
Además del equipo insuficiente, creo que la mala cooperación y coordinación entre diversas industrias y niveles de la sociedad también es una razón importante que obstaculiza el desarrollo de aplicaciones informáticas de alto rendimiento. La clave para la expansión del mercado de aplicaciones depende de las alianzas. En el campo de las computadoras de alto rendimiento en China, no existe una alianza estratégica efectiva entre los fabricantes de sistemas, los fabricantes de software de aplicaciones, los usuarios finales y los proveedores de servicios, lo que genera una situación de ventajas complementarias. . Lo que espero ver es que los servidores Sugon, Lenovo e Inspur ejecuten software de Dongda Alpine, UFIDA, Tongchuang y otros fabricantes, y brinden diversos servicios a usuarios de diversas industrias en Sina.com y 8848.com. El país está implementando un plan "Entorno Nacional de Computación de Alto Rendimiento" y está trabajando para lograr este fin.
El tema del Programa Nacional 863 es la implementación de un proyecto "Entorno informático nacional de alto rendimiento". Está previsto construir unos 10 centros informáticos de alto rendimiento en todo el país para finales de 2000. Estos centros se comunicarán. entre sí a través de redes Gigabit. El objetivo es permitir que los usuarios de todo el país disfruten de los recursos informáticos, de información y de recursos humanos del país de forma gratuita. Se trata sólo de un proyecto inicial y se espera que en el segundo semestre de 2000 se planifiquen proyectos más amplios. Vale la pena señalar que las aplicaciones planificadas incluyen bioinformática, bibliotecas digitales, bases de datos científicas, bases de datos de divulgación científica, colisiones de automóviles, diseño de barcos, simulación de yacimientos de petróleo, túneles de viento digitales, pronósticos meteorológicos, inspecciones de recursos naturales y educación a distancia, etc.
Del 14 al 17 de mayo de 2000, China organizará una "Conferencia y Exposición Internacional de Asia y el Pacífico sobre Computación de Alto Rendimiento" en Beijing. En ese momento, participarán representantes de más de 20 países y regiones de todo el mundo. En la conferencia participarán fabricantes de servidores de todo el mundo, así como expertos nacionales y extranjeros, y la conferencia planea dar conferencias especiales sobre algunos temas: Gordon Bell, académico de la Academia Nacional de Ingeniería y científico senior de Microsoft, discutirá "La era post-PC: cuando la informática, el almacenamiento y el ancho de banda sean gratuitos, ¿qué desafíos enfrentamos?", Richard Stallman, el fundador del software libre, discutirá "El movimiento del software libre y GNU/Linux". , académico de la Academia de Ciencias de Rusia, introducirá en Rusia un chip informático recientemente inventado que requirió 6 años de trabajo y se dice que es mejor que el Pentium III y el Itanium de Intel, varias veces más rápido, y tiene funciones de seguridad y antivirus. .
Pulley Blank, director del IBM Deep Computing Institute, presentará "Deep Blue, Gene Blue y la estrategia de computación profunda de IBM". Del contenido de la conferencia podemos ver que el alcance de la informática de alto rendimiento ha superado el campo de la informática científica de alta gama. Creo que esta conferencia desempeñará un cierto papel en la promoción del desarrollo de la industria nacional de alto rendimiento.
Además, el país también cuenta con un importante plan de investigación básica (también llamado proyecto 973). La computación de alto rendimiento se ha convertido en la principal herramienta para la innovación científica y tecnológica, permitiendo descubrimientos científicos e innovaciones tecnológicas que no pueden lograrse mediante métodos teóricos o experimentales. Muchos proyectos del proyecto 973 (especialmente los proyectos de "software de alto rendimiento" y "computación científica a gran escala") están estrechamente relacionados con las computadoras de alto rendimiento.