算力经济：从超级计算到云计算

　　算力、数据、AI已经成为驱动当今社会技术发展的三架马车，而算力也从传统的超级计算向云超算的方向发展。本书旨在探讨当前超级计算与云计算的融合而给算力带来的新的发展，介绍当前在算力领域的一些实践和探索，从理论到工程，帮助读者了解超级计算的关键技术与未来发展，从而更好地应用和发展高性能技术。

　　张福波　天云软件创始人、首席科学家，在软件行业有30多年的工作经验。在比利时皇家根特大学获得博士学位，获得多项技术专利。曾为美国罗斯拉姆斯核物理中心开发超级计算机调度系统。参与和主持了国家863制造网格项目，作为网格专家参与实施了当时国内大超级计算中心——上海超级计算中心的建设项目。1988年参与“银河二号”超级计算机的设计和编译系统的建设。曾被评为“中国软件十大领军人物”。张云泉博士，中科院计算所研究员，博士生导师，并行软件实验室主任。中国工业与应用数学学会副秘书长，中国计算机学会理事、会士、高性能计算专业委员会秘书长，中国智能计算产业联盟执行理事长，ACM中国高性能计算专家委员会主席，中国软件行业协会常务理事。主要研究方向为并行程序设计和性能评价、并行计算和并行编程模型等。获2000年和2019年国家科技进步奖二等奖各一项，2021年度ACM 戈登·贝尔奖提名，首届CCF“青竹奖”。中国高性能计算机TOP100排行榜创始人和发布者，国际人工智能算力排行榜AIPerf500发起人，PAC、CCF CPC和ACM IPCC超算大赛创始人。担任国际会议程序委员会委员和共同主席一百余次。国家基因库高级顾问，青海省大数据与云计算咨询专家委员会委员，贵州省农业大数据专家委员会委员等。

目录
序一
序二
序三
前言
第1章　什么是超级计算机1
1.1　超级计算机简史 2
1.2　现代超级计算机 8
1.2.1　并行计算和并发计算 11
1.2.2　分布式计算系统 12
1.2.3　超级计算机的能源使用和热量管理 25
1.3　超级计算机的发展 26
1.3.1　量子计算机的概念和重要性 30
1.3.2　量子计算机中的量子纠缠 30
1.3.3　量子计算机的研发 31
1.3.4　未来的超级计算机 32
1.4　超级计算与算力经济 33
第2章　超级计算机及其应用43
2.1　超级计算机是科技研发和创新的引擎 44
2.1.1　人均算力消费反映了一个国家的科技创新水平44
2.1.2　超级计算机与人工智能 46
2.1.3　超级计算机与机器学习 48
2.1.4　超级计算机的应用领域 49
2.2　超级计算机与工业智能制造 55
2.2.1　CAE的下一个时代是数字孪生 56
2.2.2　人工智能结合HPC提升制造效率 59
2.2.3　工业4.0和HPC 60
2.3　超级计算机与人工智能、大数据的融合 63
2.3.1　超级计算机与人工智能、大数据融合
是必然的趋势 63
2.3.2　融合的案例 68
第3章　超级计算机的建设与管理71
3.1　超级计算机的集群建设 72
3.1.1　建设HPC集群前需要了解的知识 72
3.1.2　建设HPC集群需要考虑的因素 79
3.1.3　建设HPC集群 88
3.2　应用集成平台和调度引擎　95
3.2.1　集群调度软件和应用集成中台　96
3.2.2　SD-WAN和多地HPC资源池共享　103
3.3　我国超算的发展　103
3.3.1　中国TOP100排行榜和世界TOP500排行榜　103
3.3.2　上海超算中心助力工程仿真应用　116
3.3.3　神威太湖之光：独立自主研发的超级
计算机的样板　123
第4章　超级计算与云计算131
4.1　传统超级计算与云计算　133
4.1.1　超级计算与云计算的区别　133
4.1.2　超级计算和云计算的经济学　134
4.2　超级计算和云计算的融合　138
4.2.1　超算上云已是大势所趋　138
4.2.2　世界知名高性能计算云提供商　141
4.2.3　超级计算向云靠拢　144
4.2.4　高性能计算云的弹性集群即服务　148
4.2.5　亚马逊HPC云　151
4.2.6　我国超算上云的情况　164
4.3　我国的超级计算云　165
4.3.1　超算云和云超算　165
4.3.2　阿里云的E-HPC　167
4.3.3　北京超级云计算中心的超算云　179
参考文献185
后记与致谢189