
【計】 massively parallel computer
altitude; height; high; highly; highness; stature; tallness
【計】 H
【化】 height
【醫】 height; super-
【計】 parallel computer
高度并行計算機(Highly Parallel Computer)指通過大規模協同處理器或計算節點實現同步任務處理的系統架構,其核心特征為利用分布式内存或共享内存機制提升運算效率。該概念在Flynn分類法中屬于MIMD(多指令流多數據流)或SIMD(單指令流多數據流)架構擴展,典型應用場景包括氣候建模、基因組測序和量子力學模拟。
從硬件實現看,這類系統通常包含三種形态:
與單核馮·諾依曼架構相比,高度并行系統的突破性在于:
工程實踐中,加州大學伯克利分校提出的"并行計算的13個障礙"理論指出,編程模型抽象(如MPI、OpenMP)與物理拓撲匹配度是影響實際加速比的關鍵因素。當前前沿研究聚焦于光子互連和存算一體架構,Intel的Loihi神經形态芯片已展示出新型并行範式潛力。
高度并行計算機是指能夠同時處理大量任務或數據,通過多個處理單元協同工作以顯著提升計算效率的計算機系統。以下從多個角度詳細解釋:
核心定義
這類計算機通過将複雜任務分解為多個子任務,并分配給不同處理器同時執行,實現加速計算。其核心特征體現在硬件層面的大規模并行能力,通常包含成百上千個處理單元,例如現代GPU集群或超級計算機系統。
關鍵架構特性
典型應用場景
適用于氣象模拟(每小時處理PB級氣象數據)、基因測序(同時比對數百萬DNA片段)、深度學習訓練(并行處理神經網絡參數更新)等領域,相比傳統計算機可提升百倍至萬倍效率。
技術挑戰
包括任務劃分的負載均衡、通信延遲優化(如NUMA架構中的内存訪問優化)、并行算法設計複雜性等核心問題。現代解決方案常結合硬件加速(如Tensor Core)與軟件框架(如CUDA)協同優化。
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