算力經濟：從超級計算到雲計算

算力、資料、AI已經成為驅動當今社會技術發展的三架馬車，而算力也從傳統的超級計算向雲超算的方向發展。
 
本書旨在探討當前超級計算與雲計算的融合而給算力帶來的新的發展，介紹當前在算力領域的一些實踐和探索，從理論到工程，説明讀者瞭解超級計算的關鍵技術與未來發展，從而更好地應用和發展高性能技術。

序一
序二
序三
前言
第1章　什麼是超級電腦1
1.1　超級電腦簡史 2
1.2　現代超級電腦 8
1.2.1　平行計算和併發計算 11
1.2.2　分散式運算系統 12
1.2.3　超級電腦的能源使用和熱量管理 25
1.3　超級電腦的發展 26
1.3.1　量子電腦的概念和重要性 30
1.3.2　量子電腦中的量子糾纏 30
1.3.3　量子電腦的研發 31
1.3.4　未來的超級電腦 32
1.4　超級計算與算力經濟 33

第2章　超級電腦及其應用43
2.1　超級電腦是科技研發和創新的引擎 44
2.1.1　人均算力消費反映了一個國家的科技創新水準44
2.1.2　超級電腦與人工智慧 46
2.1.3　超級電腦與機器學習 48
2.1.4　超級電腦的應用領域 49
2.2　超級電腦與工業智慧製造 55
2.2.1　CAE的下一個時代是數字孿生 56
2.2.2　人工智慧結合HPC提升製造效率 59
2.2.3　工業4.0和HPC 60
2.3　超級電腦與人工智慧、大資料的融合 63
2.3.1　超級電腦與人工智慧、大資料融合
是必然的趨勢 63
2.3.2　融合的案例 68

第3章　超級電腦的建設與管理71
3.1　超級電腦的集群建設 72
3.1.1　建設HPC集群前需要瞭解的知識 72
3.1.2　建設HPC集群需要考慮的因素 79
3.1.3　建設HPC集群 88
3.2　應用集成平臺和調度引擎　95
3.2.1　集群調度軟體和應用集成中台　96
3.2.2　SD-WAN和多地HPC資源池共用　103
3.3　我國超算的發展　103
3.3.1　中國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模擬應用　116
3.3.3　神威太湖之光：獨立自主研發的超級
電腦的樣板　123

第4章　超級計算與雲計算131
4.1　傳統超級計算與雲計算　133
4.1.1　超級計算與雲計算的區別　133
4.1.2　超級計算和雲計算的經濟學　134
4.2　超級計算和雲計算的融合　138
4.2.1　超算上雲已是大勢所趨　138
4.2.2　世界知名高性能計算雲提供商　141
4.2.3　超級計算向雲靠攏　144
4.2.4　高性能計算雲的彈性集群即服務　148
4.2.5　亞馬遜HPC雲　151
4.2.6　我國超算上雲的情況　164
4.3　我國的超級計算雲　165
4.3.1　超算雲和雲超算　165
4.3.2　阿裡雲的E-HPC　167
4.3.3　北京超級雲計算中心的超算雲　179
參考文獻185
後記與致謝189

張福波　天雲軟體創始人、首席科學家，在軟體行業有30多年的工作經驗。在比利時皇家根特大學獲得博士學位，獲得多項技術專利。曾為美國羅斯拉姆斯核子物理中心開發超級電腦調度系統。參與和主持了國家863製造網格專案，作為網格專家參與實施了當時國內大超級計算中心——上海超級計算中心的建設項目。1988年參與“銀河二號”超級電腦的設計和編譯系統的建設。曾被評為“中國軟體十大領軍人物”。
 
張雲泉  博士，中科院計算所研究員，博士生導師，並行軟體實驗室主任。中國工業與應用數學學會副秘書長，中國電腦學會理事、會士、高性能計算專業委員會秘書長，中國智慧計算產業聯盟執行理事長，ACM中國高性能計算專家委員會主席，中國軟體行業協會常務理事。主要研究方向為並行程式設計和性能評價、平行計算和並行程式設計模型等。獲2000年和2019年國家科技進步獎二等獎各一項，2021年度ACM 戈登·貝爾獎提名，首屆CCF“青竹獎”。中國高性能電腦TOP100排行榜創始人和發佈者，國際人工智慧算力排行榜AIPerf500發起人，PAC、CCF CPC和ACM IPCC超算大賽創始人。擔任國際會議程式委員會委員和共同主席一百余次。國家基因庫高級顧問，青海省大資料與雲計算諮詢專家委員會委員，貴州省農業大資料專家委員會委員等。