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超级计算机产业介绍
作者:财富吧 文章来源:CAIKU8.CN 点击数: 更新时间:2019/5/15 17:03:01

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  行业资讯:

  日前,国家超级计算郑州中心获得科技部批复筹建,成为全国第7家批复建设的国家超级计算中心,也是科技部出台认定管理办法后批复筹建的首家国家超级计算中心。计划于2020年上半年建设完成,配备技术先进、自主可控新一代超级计算机系统,峰值计算能力达到100Pflops,存储容量100P,力争计算能力排名进入国际同期前10名。

  一、计算机产业行情动态

  近一周沪深300指数上涨1.26%,计算机板块上涨3.52%,跑赢沪深300指数2.26个百分点。在28个子行业中排名第3位,市盈率倍数为98.5。

  图1:计算机行情表现

  资料来源:iFinD金融数据终端

  图2:计算机行业对比

  资料来源:iFinD金融数据终端

  二、计算机产业之超级计算机介绍

  (一)超级计算机

  超级计算机:能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异,但规格与性能则强大许多,是一种超大型电子计算机。具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一太(Trillion,万亿)次以上。

  超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

  图3:超级计算机

  资料来源:公共资料

  (二)超级计算机发展历程

  超级计算机发展历程主要有四个阶段:国防驱动阶段、公司主导阶段、蓬勃发展阶段、多向发展阶段。

  图4:超级计算机发展历程

  资料来源:AMiner

  1.国防驱动阶段(1950s--mid--1960s):军事目标下的国家资助模式

  军事目标驱动阶段也是超级计算机技术基础的阶段;另外,军事目标的主导作用也催生了超级计算机研究的一种典型管理模式--政府资助支持、国防科研单位主导,目前多数拥有超级计算机技术的国际和地区都采取这种模式。

  2.公司主导阶段(mid--1960s--1970s):成本降低、向量处理起步

  20世纪60年代中期到70年代末期,美国乃至全球的超级计算机行业主要由两家公司主导,即control data和cray research。在这一阶段,超级计算机的成本得到有效控制,同时向量处理技术的速度得到了大幅提升,大量廉价高速的计算机走向商品市场。

  3.蓬勃发展阶段(1980s--1990s):日本崛起、并行计算流行

  20世纪80年代,日本政府大规模补贴计算机科研项目,同时推行排除国外竞争对手的产业政策。到了90年代,一批深耕半导体领域的日本计算机公司,如富士通、日立、NEC等,成功获取IBM大型机技术的关键部分,并在本土推出了价格实惠的商用计算机系统。

  4.多向发展阶段(21世纪以来):中国赶超、异构集群系统夺魁

  21世纪以来,美、日两国依旧是超级计算机研发大国但是不再具有垄断地位,超级计算机开始呈现多极化发展。MPP系统、集群系统的应用进一步提高了超级计算机性能,每秒千万亿次的P级(1015)超级计算机已经相对成熟,各个国家、各个科研机构和供应商正在E级超级计算机的研制中激烈竞争,

  从历年TOP500名单来看,中国在顶尖超级计算机研发上的努力已经突显出来,自2010年凭借天河1号首次问鼎TOP500后,2013年到2017年中国连续五年盘踞榜首。2018年6月,美国能源部宣布建成超级计算机Summit,其LINPACK浮点运算速度为每秒12.23亿亿次、峰值接近每秒18.77亿亿次,它由IBM与Nvidia联合建造,现位董田纳西州的橡树岭国家实验室,并凭借Summit这一超级计算机登上TOP500榜首。

  表1:2018年6月超级计算机TOP500前十

  资料来源:TOP500

  三、超级计算机技术分层

  超级计算机技术有三个层次:基础层、中间层和应用层。其中,基础层主要应用层涉及超级计算机使用场景,而中间层则包含了数据存储、计算、管理等多重技术支持,正是有了中间层的链接,超级计算机原理才能落实到应用问题解决之中。

  (一)超级计算机基础层

  图5:基础层

  资料来源:天下财经

  架构分类:按照并行计算方式是单指令多数据流(SIMD)还是多指令多数据流(MIMD),存储器是共享还是分布,可以将超级计算机系统的架构作如下划分:

  图6:超级计算机的架构分类

  资料来源:AMiner

  (二)超级计算机中间层

  当前HPC的主要架构包括Cluster集群和MPP(大规模并行处理)两种,2018年6月发布的TOP500中437个超级计算机系统为集群架构、占比87.4%,其余63个均为MPP架构。典型的HPC集群系统主要由六类计算(或网络)设备和三类网络组成。

  表2:六类计算设备

  资料来源:AMiner

  表3:三大网络

  资料来源:公共资料整理

  (三)超级计算机应用层面

  随着计算机科学的成熟,越来越多的科研创新和应用问题解决离不开海量数据(603138)、高速计算,超级计算机成为了诸多领域不可或缺的技术手段。

  表4:超级计算机应用层面

  资料来源:公共资料

  本文来源:天下财经(北京)证券咨询有限公司实习研究员

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