云計(jì)算原理-課件 1.4高性能計(jì)算與云計(jì)算

《云計(jì)算原理》王

鵬高性能計(jì)算與云計(jì)算高性能計(jì)算概念高性能計(jì)算(HPC)是指使用超級(jí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)集群來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)處理。它通過(guò)并行處理和高效的計(jì)算能力，能夠處理大量數(shù)據(jù)并解決需要大量計(jì)算資源的問(wèn)題，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、氣候模擬、藥物開(kāi)發(fā)、金融分析等領(lǐng)域。推動(dòng)HPC發(fā)展的關(guān)鍵需求計(jì)算性能需求內(nèi)存性能需求網(wǎng)絡(luò)性能需求存儲(chǔ)性能需求圖形處理需求自動(dòng)化與集群管理HPC典型用例矩陣的兩個(gè)軸分別代表數(shù)據(jù)需求和計(jì)算耦合類型，每個(gè)象限包含對(duì)應(yīng)的HPC用例。HPC用例包括：天氣預(yù)報(bào)材料模擬風(fēng)險(xiǎn)模擬物流模擬分子建模上下文搜索云計(jì)算環(huán)境下的三種HPC方法ClusterHPC：要求計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的通信速度快，通常適用于高度依賴并行計(jì)算的任務(wù)，如數(shù)值模擬、科學(xué)計(jì)算等。GridHPC：適用于獨(dú)立的并行任務(wù)，彼此之間的依賴性低，任務(wù)可以分布在不同區(qū)域或可用區(qū)（AZ）上。GridsofClusters：適合多個(gè)集群并行運(yùn)行的場(chǎng)景，可以進(jìn)一步擴(kuò)展HPC的能力，將多個(gè)小型集群組織在一起運(yùn)行獨(dú)立的HPC任務(wù)。云計(jì)算環(huán)境下HPC應(yīng)用HPC在工程設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用包括分子動(dòng)力學(xué)、CAD/CAE、EDA以及制造業(yè)大數(shù)據(jù)分析等，通過(guò)云存儲(chǔ)和冷存儲(chǔ)等方式管理數(shù)據(jù)。HGST公司利用HPC進(jìn)行大規(guī)模驅(qū)動(dòng)器磁頭仿真，將數(shù)月的計(jì)算工作縮短為數(shù)小時(shí)完成。云計(jì)算環(huán)境下HPC應(yīng)用HPC在緊耦合計(jì)算領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其強(qiáng)大的計(jì)算能力能夠支撐復(fù)雜的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型。緊耦合計(jì)算要求計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行頻繁的通信，因此對(duì)延遲特別敏感。例如，日本氣象廳利用HPC實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)由臺(tái)風(fēng)和地震引發(fā)的海嘯等自然災(zāi)害。云計(jì)算環(huán)境下HPC應(yīng)用HPC在結(jié)構(gòu)模擬中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)云上強(qiáng)大的計(jì)算能力，HPC能夠處理復(fù)雜的有限元分析和多體動(dòng)力學(xué)模擬，幫助工程師評(píng)估材料性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性。在結(jié)構(gòu)