并行計(jì)算的一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

文/甘云志

我國(guó)計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展，使得計(jì)算科學(xué)研究領(lǐng)域以及與我國(guó)傳統(tǒng)的理論科學(xué)研究領(lǐng)域，還有實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究領(lǐng)域，成為了當(dāng)今推動(dòng)科技發(fā)展的重要三大科學(xué)領(lǐng)域。而中國(guó)科技大學(xué)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)所提出的并行計(jì)算在當(dāng)今的科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程當(dāng)中屬于研究工具，設(shè)計(jì)出來(lái)的研究工具現(xiàn)如今已經(jīng)逐漸融入到傳統(tǒng)的理論科學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué)的工作開(kāi)展過(guò)程當(dāng)中，并行計(jì)算一體化研究方法的誕生，推動(dòng)了我國(guó)目前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，同樣也為我國(guó)的科學(xué)技術(shù)在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中提供了更好的研究工具，研究方法，真正為我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域提供了更好的發(fā)展平臺(tái)。

1 并行計(jì)算概述及現(xiàn)狀

1.1 并行計(jì)算的概念

并行計(jì)算從理論角度進(jìn)行定義就是在并行計(jì)算機(jī)上進(jìn)行計(jì)算，而與我國(guó)目前人們常說(shuō)的高性能計(jì)算以及超級(jí)計(jì)算屬于同種含義，而且我國(guó)現(xiàn)如今所應(yīng)用的高性能計(jì)算和超級(jí)計(jì)算工作開(kāi)展過(guò)程當(dāng)中離不開(kāi)并行技術(shù)的應(yīng)用。串行計(jì)算指的就是在單個(gè)計(jì)算機(jī)上面進(jìn)行軟件應(yīng)用和操作讀寫(xiě)，運(yùn)用描寫(xiě)指令來(lái)進(jìn)行問(wèn)題解決。而并行計(jì)算方法是根據(jù)串行計(jì)算理論基礎(chǔ)與實(shí)踐基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)。并行計(jì)算方式在進(jìn)行問(wèn)題計(jì)算過(guò)程當(dāng)中擁有以下特征：

（1）在計(jì)算任務(wù)開(kāi)展過(guò)程當(dāng)中，將計(jì)算任務(wù)分解成多個(gè)部分同時(shí)解決；

（2）在同一時(shí)間范圍內(nèi)由不同的軟件來(lái)執(zhí)行不同的程序指令。

1.2 并行計(jì)算的一體化研究現(xiàn)狀

并行計(jì)算方法在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中涉及的內(nèi)容十分廣泛，在進(jìn)行研究過(guò)程當(dāng)中，研究?jī)?nèi)容包括以下幾部分第一并行計(jì)算的硬件平臺(tái)，第二部分則是并行程序整體設(shè)計(jì)，第三部分則為并行計(jì)算的理論基礎(chǔ)應(yīng)用，第四部分則是并行計(jì)算的具體使用情況。我國(guó)的并行計(jì)算在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中由于長(zhǎng)期缺乏人有方法導(dǎo)致我國(guó)現(xiàn)如今的并行計(jì)算在研究過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)了參差不齊的格局，目前我國(guó)的并行計(jì)算再進(jìn)研究過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題，并行算法不完善，并行應(yīng)用效率低，無(wú)法充分利用計(jì)算機(jī)資源，并行編程語(yǔ)言難度較高，缺乏相應(yīng)專業(yè)人才運(yùn)用，并行計(jì)算機(jī)在進(jìn)行構(gòu)建和應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，能耗過(guò)大，管理困難。

2 并行計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 以多核為主的體系結(jié)構(gòu)

隨著近年來(lái)我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)都快步發(fā)展我國(guó)的集成芯片在進(jìn)行工藝制造和生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中芯片集成規(guī)模的極限在逐漸逼近，這也導(dǎo)致現(xiàn)如今在我國(guó)市場(chǎng)上主流發(fā)展的處理器為多核結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。而多核技術(shù)實(shí)際上指的就是同一個(gè)處理器中同時(shí)能夠保證兩個(gè)或多個(gè)完整的計(jì)算機(jī)內(nèi)核進(jìn)行工作。而在現(xiàn)如今的市場(chǎng)，很多專家學(xué)者以及相關(guān)的研究領(lǐng)部門(mén)普遍認(rèn)為多核結(jié)構(gòu)夠具有良好的性能應(yīng)用特點(diǎn)，在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，能夠更好的提高計(jì)算效率。并行計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)，在現(xiàn)如今我國(guó)的磚家領(lǐng)域普遍認(rèn)為是以多和為主的體系結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)，但是還是存在著不同的觀點(diǎn)。

2.2 以數(shù)據(jù)為中心的云計(jì)算

云計(jì)算是伴隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算的工作原理實(shí)際上指的就是把原本存儲(chǔ)在個(gè)人移動(dòng)終端的信息集中在一起，然后通過(guò)服務(wù)器端的共同工作是資源得到共享。而且，云計(jì)算技術(shù)在進(jìn)行征集工作過(guò)程當(dāng)中，能夠?qū)⒕薮蟮南到y(tǒng)連接起來(lái)然后保證為計(jì)算提供更好的服務(wù)。而且，云計(jì)算在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，漸漸地也可以將其看做當(dāng)今并行計(jì)算技術(shù)的發(fā)展分支，同時(shí)，云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)也意味著當(dāng)今的服務(wù)器終端的并行計(jì)算方式在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中需要擁有更高要求。云計(jì)算技術(shù)還在不斷地發(fā)展，在信息存儲(chǔ)與信息安全方面的研究還是目前云計(jì)算的主體發(fā)展方向。

2.3 個(gè)人高性能計(jì)算機(jī)

個(gè)人高性能計(jì)算機(jī)首先最明顯的特點(diǎn)就是計(jì)算機(jī)的使用功能性能較高。個(gè)人高性能計(jì)算機(jī)的主要特征還是體驗(yàn)在個(gè)人上， 在當(dāng)今并行技術(shù)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，一定要保證計(jì)算機(jī)的發(fā)展能夠符合智能化需求，簡(jiǎn)單的講就是從大型集團(tuán)及象個(gè)人的小型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變。個(gè)人高性能計(jì)算機(jī)可以更好地保證人們充分利用自身信息資源，同樣也能夠使更多的用戶下載資源的效率增強(qiáng)，真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)為個(gè)人服務(wù)的重要發(fā)展目標(biāo)。

3 總結(jié)

本來(lái)想些論述的并行計(jì)算的一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，在進(jìn)行整體分析過(guò)程當(dāng)中，詳細(xì)介紹了并行計(jì)算的流程。實(shí)際上，并行計(jì)算研究方法是目前我國(guó)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)并行計(jì)算研究團(tuán)隊(duì)20年來(lái)通過(guò)不斷的工作開(kāi)展，在工作實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中一點(diǎn)一點(diǎn)總結(jié)出來(lái)的，因此，并計(jì)算研究方法目前在我國(guó)仍處于初期發(fā)展階段，尤其是在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，現(xiàn)金還并沒(méi)有一個(gè)完整的發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)的專家團(tuán)隊(duì)以及相關(guān)的專業(yè)學(xué)者在對(duì)并行技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，過(guò)程當(dāng)中，意見(jiàn)與觀點(diǎn)各不相同，希望通過(guò)本的仔細(xì)分析和論述，能夠大大推動(dòng)我國(guó)當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，同樣也能夠推動(dòng)我國(guó)當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)智能化，人性化發(fā)展重要戰(zhàn)略目標(biāo)。