什么是超级计算？

超级计算技术需使用——世界上最快的计算机。超级计算机由互联设备、I/O 系统、内存和处理器核心组成。

与传统计算机不同，超级计算机使用多个中央处理器 (CPU)。这些 CPU 被分组为计算节点，包括一个处理器或一组处理器（对称多处理 (SMP)）和一个内存块。大规模而言，一台超级计算机可以包含成千上万个节点。凭借互联通信能力，这些节点可以协作解决特定问题。节点还利用互联与 I/O 系统（如数据存储和网络）进行通信。

值得注意的是，由于现代超级计算机的耗电量巨大，数据中心需要冷却系统和合适的设施来容纳所有这些设备。

由于超级计算机经常用于运行人工智能程序，因此超级计算已成为 AI 的代名词。之所以经常使用超级计算机，是因为 AI 程序需要超级计算机提供的高性能计算能力。换言之，超级计算机可处理 AI 应用程序通常所需的工作量类型。

例如，IBM® 研发的 Summit 与 Sierra 超级计算机，在设计之初便充分考量了大数据与 AI 的工作负载需求。这两款超级计算机正借助各类企业均可获取的技术，助力超新星建模、新材料研发探索以及癌症、遗传学和环境领域的研究工作。

超级计算以每秒浮点运算（FLOPS）为单位。Petaflops 是衡量计算机处理速度的单位，等于一千万亿次浮点运算。一个 1 petaflop 的计算机系统可以执行一千万亿次（10 ¹⁵）次浮点运算。从不同的角度来看，超级计算机的处理能力可以比最快的笔记本电脑高一百万倍。

根据 TOP500 榜单，截至 2021 年 6 月，世界上最快的超级计算机是日本的 Fugaku，速度为 442 petaflop。IBM 超级计算机 Summit 和 Sierra 获得第二和第三名，其速度分别为 148.8 和 94.6 petaflop。Summit 位于橡树岭国家实验室，这是美国能源部位于田纳西州的设施。Sierra 位于加利福尼亚州的劳伦斯-利弗莫尔国家实验室。

从今天的速度来看，当 Cray-1 于 1976 年安装在洛斯阿拉莫斯国家实验室时，它的速度约为 1.6 亿次。一个 megaflop 可以执行一百万 (10 ⁶ ) 次浮点运算。

超级计算一词有时与其他类型的计算同义。但有时，同义词可能会造成混淆。为了说明计算类型之间的一些异同，下面列出一些常见的比较。

超级计算通常是指超级计算机进行复杂和大型计算的过程，而高性能计算（HPC）则是指使用多台超级计算机处理复杂和大型计算的过程。这两个术语经常互换使用。

超级计算机有时被称为并行计算机，因为超级计算可以使用并行处理。并行处理是指多个 CPU 在给定时间解决单个计算。不过，HPC 场景也会用到并行性，而不一定需要使用超级计算机。

另一个例外是，超级计算机可以使用其他处理器系统，例如矢量处理器、标量处理器或多线程处理器。

量子计算是一种利用量子力学定律处理数据、基于概率进行计算的计算模型。它旨在解决世界上最强大的超级计算机无法解决且永远也无法解决的复杂问题。

自 1940 年代 Colossus 计算机在布莱切利公园开始运营以来，超级计算已经发展多年。Colossus 是由邮政总局 （GPO） 研究电话工程师 Tommy Flowers 设计的第一台功能性电子数字计算机。

超级计算机一词于 20 世纪 60 年代初开始使用，当时 IBM 推出了 IBM 7030 Stretch ，Sperry Rand 推出了 UNIVAC LARC。这是最早的两台有意的超级计算机——设计意图是在计算能力上超越当时最快的商用机器。影响超级计算发展进程的事件始于 20 世纪 50 年代末，当时美国政府开始定期资助尖端高性能计算机科技在军事应用方面的开发。

尽管超级计算机最初是为政府生产的少量产品，但所开发的技术终将进入工业和商业主流。例如，20 世纪 60 年代中期至 70 年代末，Control Data Corporation (CDC) 和 Cray Research 两家美国公司引领了商用超级计算机行业。CDC 6600 由 Seymour Cray 设计，被认为是第一台成功的商用超级计算机。IBM 从 20 世纪 90 年代至今一直是商用行业的领导者。