字典对超级计算机的定义是“一台特别强大的大型计算机”

超级计算机的“能力”是由系统每秒能处理多少操作来定义的。

这是一个宽泛的定义，目标柱随着计算机技术的进步而变化。今天最快的个人计算机正在以超级计算机几十年前的速度处理操作。这就是技术变化的速度。

那么什么是超级计算机呢？

让我们更深入地了解一下今天的超级计算机是什么样子的。

世界上最强大的超级计算机

多年来，美国、中国和日本一直在为成为世界上拥有最快超级计算机的国家而奋斗。”“快”是由计算机系统能执行的千兆次的数目来定义的。一个petaflop是每秒1000万亿次浮点运算。

到2013年，现有最强大的两台超级计算机是：

• 橡树岭的克雷泰坦，拥有17.59千兆次的处理能力。
• Livermore实验室的IBM Sequoia公司，以17.17 PB的速度前进。

然而，那一年，中国接手了在广州举行的NUDT天河二号的运行，以惊人的33.86千兆次。这个系统一直是王者，直到2016年，中国无锡的太阳威太湖灯最终以令人印象深刻的93.01千兆次的成绩获奖。

根据Top500，下一个超级计算机之王应该是峰会。这是橡树岭国家实验室的一台超级计算机，预计将于2018年夏天投入使用。

深入研究超级计算机

现在您已经知道了当前超级计算机竞赛的状态，让我们更仔细地看看这些令人印象深刻的技术奇迹的内部工作。让我们来检查太阳道太行灯。

Taihulight是一款具有以下处理器架构的超高效计算机：

• 1.45 GHz SW26010处理器，每个处理器有四组核心。
• 每个核心组包含65个核心，每个节点总共260个核心。
• 每个系统机柜包含1024个节点。
• 整个系统包含40个机柜。

为了连接所有这些机柜，这个令人印象深刻的系统的构建者定制了他们自己的PCIe 3.0连接网络，他们称之为“Sunway网络”。

该网络通过7英寸电缆连接交换机、资源共享硬件和所有超级节点，这些电缆每秒传输70 TB的数据。

以下是世界500强最快的10台超级计算机的名单。

1. 三威泰华莱特（中国）：10649600芯，93014 TFlops/s
2. 天河二号奶道二号（中国）：312000芯，33962 TFlops/s
3. Piz Daint（瑞士）：361760芯，19590 TFlops/s
4. Gyoukou（日本）：19860000芯，19136 TFlops/s
5. Titan（美国）：560640个核心，17590个TFlops/s
6. 红杉（美国）：1572864芯，17173 TFlops/s
7. Trinity（美国）：979968芯，14137 TFlops/s
8. Cori（美国）：622336芯，14015 TFlops/s
9. Oakforest PACS（日本）：556104芯，13555 TFlops/s
10. K计算机-Sparc64（日本）：705024核，10510 TFlops/s

这是一个涉及世界各地先进实验室和**设施的广阔运动场。这些领导人不仅赢得了全球计算机专家的尊重，而且争夺高层的竞争也充满了政治色彩。超级计算机的成本高达每小时数千美元，这些公司可能也赚了很多钱。

什么是超级计算机用于(supercomputers used for)？

为什么有人需要一个每秒能处理千万次浮点运算的计算机系统？

现实是，在许多不同的行业中，都需要大量的计算能力。以下是超级计算机在工业、**和军队中的一些应用。

国际数据公司（internationaldatacorporation）2014年撰写的一份报告深入分析了数十种使用超级计算机的真实场景。我们从那项研究中得出以下例子。

行业

• 通用电气，航空航天工业的主要参与者，与橡树岭国家实验室的计算机专家合作，生产先进的喷气发动机模拟。这些模拟帮助通用电气发现了一种有助于公司提高整体燃油效率的发动机现象。
• 劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家利用那里的超级计算机开发了一种新的地下数据收集技术。这使得美国石油和天然气行业能够更容易地确定墨西哥湾的石油储量，减少美国对外国石油的依赖。
• 波音公司的工程师利用超级计算机进行飞机模拟，从而得到更好的空气动力学设计，从而生产出更省油、更安全的飞机。

**

• 疾病控制中心和康奈尔大学合作建立了一个非常详细的丙型肝炎病毒模型。利用康奈尔大学的一台超级计算机，研究人员得以开发出新的治疗方法，最终帮助医学界减少或治愈患者的肝脏疾病。
• 美国国防部使用超级计算机开发了新的天气模型，帮助气象学家预测潜在危险的飓风和旋风。这些风暴的更先进的计算机模型提供了在撞击前五天预测危险的能力。

军事的

• 美国陆军利用陆军研究实验室的超级计算机运行先进的模拟，帮助研究人员进行“破坏性的现场实验和原型演示”，否则，使用真正的设备进行这些模拟将是成本高昂的。
• 美国军方使用的最不寻常的超级计算机之一，被称为“秃鹰集群”，由美国空军在2010年创建。那里的工程师们将1760台索尼PlayStation 3控制台连接在一起，以创建超级计算机核心。它能容纳500个TFLOP，用于模式识别、卫星图像处理和人工智能研究等任务。

如您所见，各个行业、**机构和军队都对先进的计算能力提出了许多需求。

下一个是量子计算机吗？

超级计算机速度的每一个进步，都是越来越多的晶体管以越来越小的规模装进微处理器的直接结果。随着这些微电路继续向原子级收缩，许多未来学家预测超级计算机的下一个阶段将在量子计算机领域。

什么是量子计算机(a quantum computer)？

量子计算是计算机技术的一个独特的发展方向。科学家们希望利用控制亚原子粒子的状态来取代传统的基于晶体管的微处理器。

亚原子粒子遵循着非常奇怪的物理定律，其中大部分是研究人员最近才发现的。通过试验各种技术来控制这些粒子的亚原子状态，科学家们希望用这些量子粒子的等效1或0态来取代经典晶体管的1和0。

这些双态粒子的另一个词是量子位（或“量子位”）。

量子计算的令人心碎的方面是，这些粒子的许多可用状态可能允许这些计算机存储的不仅仅是1或0。

有量子超级计算机吗？

你还没听说过有一台性能优越的量子超级计算机跻身500强的原因是因为还没有真正稳定的量子超级计算机。

IBM确实提供了一个20位系统的在线访问，供研究人员使用。研究人员通常使用量子计算机进行他们非常适合的特定计算和分析，比如化学模拟。

量子计算机的创造者使用的术语在不久前基本上是理论性质的。但是现在，建立这些系统的科学家把“量子比特”之间非常真实的相互作用描述为“纠缠”，他们把量子比特的特定状态描述为“相干”，所以几乎不可能把这些系统与传统的计算机相比较。

可能有希望与今天的传统超级计算机竞争的大型系统仍然太不稳定。例如，2017年11月，IBM宣布已经**了一台50位量子计算机。然而，它只能保持其量子“微状态”90微秒。

量子计算机对未来有着巨大的希望，但目前它们与传统的硅基超级计算机几乎没有竞争。

你认为未来会怎样？

你认为超级计算机技术的未来将走向何方？你认为量子计算机比人们意识到的更接近地平线吗？你认为哪个国家会在2018年及以后的榜单上名列榜首？