高性能计算

高性能计算(High Performance ComputingHPC)是指运用有效的算法,快速完成科学研究、工程设计、金融、工业以及社会管理等领域内具有数据密集型、计算密集型和I/O(数据输入输出)密集型的计算。高性能澳门十大赌场网上注册需的计算能力和存储能力较之同年代的PC机高出几十倍到几万倍。典型应用包括:生物工程、新药研制、石油物探、运载器设计(航空航天、舰船、汽车)、材料工程、核爆模拟、尖端武器制造、密码研究和各类大规模信息处理等。

高性能计算机一直是关系到国家安全和国民经济重要部门的关键技术装备,在解决我国安全威胁、提高我国产业的自主设计能力和核心竞争力等方面有不可替代的作用,本身市场巨大,产业化前景广阔,是各国必争的战略制高点。高性能计算机已成为实验与理论以外的第三种科学发现的工具,与其它学科呈交叉与融合趋势,是科技创新能力建设的关键平台。

高性能计算机由于采用了开放的结构和工业化标准部件,成本降低,应用面普及,如何克服在效率、功耗、可用性、生产率等方面的瓶颈成为当前技术研究热点。我国高性能计算机已有了较好的基础,国产品牌已批量销售,进入关键行业,产品能够与国际品牌匹敌,用户广泛接受,但尚处于明显的劣势。

 

高效能可信计算机

高效能(High Efficiency)的综合含义是指提高计算机系统的计算性能、可编程性、可移植性和坚固性,同时努力降低系统的开发、运行和维护成本。可信性(Creditability)指系统在受到外部攻击或由于人为操作失误、环境影响以及硬件故障和软件缺陷等使得系统出现失效现象时,能连续提供服务并在规定时间内恢复所有服务的能力。兼备上述两种特点的计算机系统,我们称之为高效能可信计算机系统High Efficiency and Credit Computer

高效能计算机是当前国际学术界的研究热点,尚处于探索阶段,美国2001年设立的HPCS计划以此为研究目标。可信计算机当前包括容错计算机、高可用系统、计算机的自愈技术等,是信息化建设中关键应用的计算平台,相关产品主要由国际大的计算机厂商提供。我国在高效能可信计算机系统上尚十分弱小。

 

网格计算平台:

网格计算平台(Grid Computing Platform)能够把分布在不同地理位置的计算资源有效地管理起来,屏蔽这些计算、存储或软件资源的异构性并形成一个虚拟的计算环境,向开发人员提供单系统映象的、全局一致的和安全友好的编程接口,提供解决大型科学问题的超级计算能力和存储能力。网格计算平台目前是国内外计算机界研究的热点,以美国Globus和英国E-science项目为代表的网格系统已取得了一系列重要的进展,其他国家也制定并实施了各自的网格计划。国内的研究工作也在积极地展开,863/973计划以及基金委近几年启动了多个重大网格研究项目,并在面向网格的超级计算机、网格系统软件等方面取得了较好的研究成果。网格计算平台是信息化社会的基础设施,对降低信息化建设成本、提高资源利用率、实现跨部门的信息共享和应用集成将发挥巨大作用。

下一代网络(NGN

下一代网络(Next Generation Network,简称NGN)是以IP作为基础设施,能够提供下一代电信业务的体系,是支持语音、数据和多媒体业务的互联网、移动通信网络、固定电话通信网络的融合网络。NGN是基于分组的网络,其体系结构分为三层:中间是传输层,通过IP来实现,上面是业务控制层,下面是是接入层。NGN能够提供包括电信业务在内的所有业务,能够为用户提供始终如一的、普遍存在的服务。NGN的主要目的是简化网络和业务的融合,其技术中既考虑到了传统电话网的普遍性和可靠性,又考虑到了互联网的灵活性,目的以最经济的成本、灵活、可靠、持续地支持一切已有和将有的业务和信号。一般认为,以IPv6为基础的下一代互联网是NGN的一个子集,是NGN在互联网领域的具体体现。

网络管理体系

网络管理(Network Management)是关于规划、监督、设计和控制网络资源的使用和网络的各种活动。提供网络管理功能的设施称为网络管理系统(Network management System)。网络管理体系(Network Management Architecture)定义单个网络管理系统内部结构与组成以及多个网络管理系统互连关系。目前主要的网络管理体系主要有互联网工程任务组IETFInternet Engineering Task Force)提出的基于Internet/SNMPSimple Network Management Protocol)的网管体系与国际标准化组织ISOInternational Standard organization)基于OSI/CMIPOpen System Interconnection/Common Management Information Protocol)的网管体系。基于SNMP的网络管理体系的主要标准由一系列RFC组成,其特点为面向功能、集中控制、协议简单和支持广泛,目前已经成为事实上的工业标准。基于CMIP的网络管理系统由ISO提出并被ITU-TTMNTelecommunication Management Network )所采用,主要标准由ISO9595/9596ITU-T M.3000系列建议组成,其特点为面向对象、分布控制、协议复杂和支持较少。网络管理体系的发展趋势是在TMN框架下结合SNMPCMIP的优点向层次化、集成化、WEB化和智能化发展,并支持业务与端到端性能管理。

高可信网络

高可信网络( High Creditability Network)指网络服务提供商与用户之间,以及用户与用户之间存在明确的信任关系,这种信任关系为立法、司法和执法提供了必要的基础,使得网络能够承载金融、商业等安全性要求较高的通信需求。高可信网络的标志性技术包括:实名上网、安全认证、端到端监控和加密传输。

网络通信

网络通信(Network Telecommunication) 是利用由固定电信网、移动通信网和互联网等构成的通信网络来提供信息交流与沟通服务。网络通信的主要业务包括以数据通讯、语音通讯、视频通讯、多方通讯、即时通讯、存储转发通讯、宽带多媒体通讯为代表的多媒体综合通信服务。

当前网络通信技术在国际国内正处于发展的初期阶段。其目标是充分融合现有通信网络技术,提供用户电信级质量保障的通信服务。它与互联网不同的是其业务的服务质量是具有电信级保障的,并且在安全上具有极高的可信度,与电信网不同的是它充分具有IP网络的路由高效性和灵活性。网络通信涉及的关键技术包括可信网络操作系统技术和基于构件的网络化的软件运行技术。

网络计算

网络计算(Network Computing)是把网络连接起来的各种计算资源和系统组合起来,实现资源共享、协同工作和联合计算,为用户提供各种信息和服务,实现“网络就是计算机”的理想。基于此,人们把企业计算、网格计算、对等计算和普适计算归类为网络计算。当前网络计算的发展基本上还处于实践阶段,其研究主要集中在以下几个方面:

l    时变环境下的系统稳定性;

l    自治条件下的协同性;

l    异构环境下的系统可用性。

自组织网络

自组织网络(Ad hoc Networks)是一种无基站的无线多跳网络,它是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个点对点的、自创建、自管理的临时性自治系统。这种网络可以独立工作,也可以与其它网络连接。

自组织网络的显著特点包括:1)无中心和自组织性;2)自动配置;3)动态变化的网络拓扑;4)移动终端的局限性;5)多跳路由。自组织网络的应用场合可以归纳为:1)军事应用;2)传感器网络;3)紧急和突发场合;4)偏远野外地区;5)临时场合。

自组织网络在军事应用和紧急救援等场合有着重大意义,是一项值得研究的技术。目前,国内外的研究主要集中于具有服务质量的路由、无线TCP、服务发现、能源节省和安全问题等方面。

自组织计算网

自组织计算网(Self-organized Computing Network)是指网络中的所有计算设备能够自动地相互协同工作,自动形成一个更大规模的虚拟、统一和完全分布式的计算机。该网络能够自动处理计算节点的添加和删除,自动适应计算网络的变化;通过容错等机制能够自动处理系统中部件的故障,保障计算的可靠性;拥有自我控制策略,根据以往的经验自动调整网络的结构以适应网络中负载和环境的变化,充分发挥每个计算节点的能力,提高整个计算网络的效率。

自组织计算网络技术是网络计算发展的一个重要方向。当前国际上的研究重点主要集中在混和网络自组织计算、自组织计算的网络操作系统、通信协议、安全保障技术等方面。

 

智能信息处理: 研究智能科学的基本理论,将研究成果应用于各种信息的智能处理,提高信息处理的智能化水平。

新体系结构

新体系结构(New Computer Architecture)是为了解决现有计算机体系结构中存在的存储器屏障(memory wall)、编程屏障(programming wall)以及功耗过高等问题,而采取创新技术方法研发的计算机体系结构。存储器屏障指存储器带宽和延迟与处理器周期之间的严重失衡,它是限制性能的主要因素。编程屏障指为高性能计算机编写高效率的程序正变得越来越困难。近年来,学术界已在新体系结构方面开展了大量的探索工作,提出了存储器中的处理器(processor in memory,简称PIM)、智能向量存储器(vIRAM)、可重构体系结构(如MITRAW)、面向恢复的计算(ROC),等等。

高端通用芯片

高端通用芯片(High-end General Chip)主要是指集成电路中性能比较高、应用面比较广的核心芯片,如微机中使用的中央处理器(CPU)芯片、应用较广的高性能数字信号处理芯片(DSP)和高端系统级芯片(SOC)等,这类芯片都属于用互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺制造的超大规模数字集成电路。高端通用芯片是各类信息设备的关键部件,具有技术含量高、增值空间大的特点,对保障信息安全和提高信息产业竟争力,都有至关重要的作用。目前,高端通用芯片的复杂度一般都在数千万门以上,并采用130纳米或90纳米的加工工艺。

通用高性能中央处理器

通用高性能中央处理器(General-Purposed High Performance Central Processing Unit)是现代计算机的核心部件,也经常被称为高性能通用CPUCPU由控制器和运算器组成,负责解释并执行指令,完成各种算术和逻辑运算,控制计算机各部分的运行。几十年来,CPU经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路等多次器件换代的变迁,形成了现代高性能通用CPU芯片(也称为微处理器),不仅集成度大为提高,性能和功能也大为改善。目前的通用高性能处理器除了包含运算器和控制器外,还包括存储管理部件及高速缓存和总线控制逻辑等,晶体管数已超过亿个,运算速度已超过每秒百亿次浮点运算,并已经出现了集成多个CPU的多核处理芯片。

高端系统芯片

高端系统芯片(High-end System-on-Chip,缩写为SoC)是集成了一个完整的信息处理系统或子系统的半导体芯片。SoC一般都以CPU为核心,集成外围控制电路和存储器,完成系统中信息处理的主要功能。为了实现与传感器的连接以及对模拟量的处理,SOC中经常集成有数/模、模/数转换模块及其它模拟电路。有时,为了提高芯片的处理能力,需要集成一个数字信号处理器(DSP)以配合CPU完成诸如编码解码、信号处理等功能。例如,3G手机的核心芯片里,就集成了CPUDSP、闪存(Flash memory)等许多功能模块。由于集成度高,高端系统芯片对提高系统性能、降低系统设计复杂度和系统成本,起着重要的作用。

知识产权核心(IP核)

知识产权核心(Intellectual Property Core, IP Core)是指具有知识产权的、功能明确具体、接口规范明确、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块,是实现系统芯片(SoC)的基本构件。知识产权核心(也称为IP核)在功能设计上考虑了可重用性,验证方法也非常明确。IP核有软核(寄存器级描述)、固核(门级)、硬核(版图级)三种类型,它们在灵活性和性能等方面,各有各的长处。IP核的应用能极大地降低系统芯片设计和验证的复杂度,所以基于IP核重用的SoC设计方法学已经成为当今高端系统芯片设计的主要途径。

数字信号处理器

数字信号处理器(DSP)是在利用采样技术把模拟信号变换成数字信号后,对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等高速实时处理的专用处理器。与通用高性能中央处理器相比,数字信号处理器在进行上述针对信号的专用处理方面,具有明显的性能、成本和功耗优势,已广泛用于控制、通讯、卫星导航、数字家电、数码相机、语音和图像处理、文字识别等领域。目前的DSP芯片普通采用了指令级和数据级的并行处理技术,来提高性能、降低功耗,并支持将多个DSP芯片连接起来,形成更强大的处理能力。

 

 

 

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