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超级计算机与普通计算机有哪些区别?

2019年8月24日 / 5次阅读
计算机

超级计算机与普通计算机有哪些区别?——知乎答主小侯飞氘

超级计算机没有那么神秘,就是个计算工具。你输入计算条件,它给你输出计算结果。和买菜用的计算器是一样一样的,只是规模上有区别而已。

家用电脑一般只有一颗CPU(GPU同理),每颗CPU内一般只有2~8个物理核心。而一般的超级计算机有成千上万颗CPU,每颗CPU内一般有几十个物理核心。

这么多CPU当然不是拿来供暖的,而是为了通过并行计算,完成繁重的计算任务的。举个例子,在飞行器制造领域,经常要计算飞机附近空气的流动,以及飞行器本身的受力情况。最常用的计算方法是把空气、机体分割成一个个小块块,分别计算每个小块的运动和受力,再整合起来得到整体的运动和受力情况。

一般来说,分割的越精细,每个小块越小,计算越准确。而鱼与熊掌不可兼得,分割的越精细,计算量也越大。

假如要把一个1 的立方体分成1 的小方块,那么就要对10亿个小方块进行计算。如果用单个CPU核心,需要连续做10亿次运算,算完整个过程可能要花上一天。而如果有10个CPU核心,那就可以把这10亿个方块分成10份,每个CPU核心只要计算1亿个方块,然后把得到的结果整合起来就行。这样大约能快上10倍,两个小时就能算完了。

在科研和工程领域,有许许多多这样的计算任务,例如原子基本性质的量子力学计算、药物反应过程的分子动力学模拟、黑洞碰撞的相对论模拟、大气运动和天气变化的预测、桥梁设计中的受力计算……这些复杂的问题,如果用单个CPU核心计算,可能要花上几个月甚至是几年才能得到结果。这么长的计算时间是难以接受的,所以我们需要用多个CPU核心进行并行计算以提高效率,集成大量CPU于一身的超级计算机自然就应需而生了。

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