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2012年10月29日-31日，由中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦的 “2012年全國高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)”（HPC China 2012）在湖南省張家界陽光酒店召開。本屆盛會(huì)圍繞著高性能計(jì)算技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢、高性能計(jì)算的重大應(yīng)用等主題展開，促進(jìn)信息化與工業(yè)化的深度 融合，為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者提供交流合作、發(fā)布最前沿科研成果的平臺(tái)，推動(dòng)中國高性能計(jì)算的發(fā)展。

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高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)第二天，來自華中科技大學(xué)的金海教授發(fā)表了主題為“新型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及多核眾核技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)策”的演講。

華中科技大學(xué)的金海教授

目前計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)

金海教授介紹了目前計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的幾個(gè)特點(diǎn)，第一點(diǎn)目前計(jì)算機(jī)都是復(fù)雜的CPU結(jié)構(gòu)，多核多線程。第二點(diǎn)異構(gòu)系統(tǒng)，采用CPU+GPU的方式。第三點(diǎn)數(shù)據(jù)局部性強(qiáng)，時(shí)間和空間局部性強(qiáng)。單個(gè)任務(wù)計(jì)算量大，CPU，Memory，DISK性能不平衡。編程模型（MPI，OpenMP）復(fù)雜，可靠性要求高，能耗高。上述幾點(diǎn)是目前計(jì)算機(jī)上所處的狀態(tài)。那么在未來的發(fā)展中，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)也在逐漸的改變著，未來面向大數(shù)據(jù)的到來，計(jì)算機(jī)也面臨著很多挑戰(zhàn)。

未來計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)

1、從應(yīng)用上來說

2、從硬件上來說

新材料的出現(xiàn)
以存儲(chǔ)系統(tǒng)為例，各層次涌現(xiàn)出新興存儲(chǔ)介質(zhì)（如下圖所示）

前段時(shí)間，日本人研究出了石英玻璃存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間得到大幅提升。這些新的存儲(chǔ)材料的出現(xiàn)也使得我們計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)性能得到解決，也是未來存儲(chǔ)的一個(gè)突破口。

另一個(gè)存儲(chǔ)技術(shù)就是3D堆疊的計(jì)算存儲(chǔ)耦合結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在IBM已經(jīng)能夠出現(xiàn)100層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的堆疊，而這一塊也是我們國家的弱點(diǎn)，我們現(xiàn)在對(duì)于新興材料存儲(chǔ)的研究偏少。

業(yè)界動(dòng)態(tài)

金海教授表示，在未來混合架構(gòu)的APU將成為主流。豐富的片內(nèi)、片間多層次并行性。更低的尺寸（10nm），更低的能耗。超大的規(guī)模。除此之外我們看到現(xiàn)在ARM在服務(wù)器領(lǐng)域的嶄露頭角，也預(yù)示著，未來移動(dòng)計(jì)算向高性能計(jì)算的邁進(jìn)。我們看到新型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)不是在做加法更多的是在做減法，那同樣在演變的過程中會(huì)遇到很多問題，首先是多核和眾核環(huán)境的挑戰(zhàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面的挑戰(zhàn)，系統(tǒng)軟件層面的挑戰(zhàn)，新需求來帶的挑戰(zhàn)，大數(shù)據(jù)處理遞來的挑戰(zhàn)，移動(dòng)計(jì)算帶來的挑戰(zhàn)，等等這一系列的挑戰(zhàn)，我們?cè)谖磥淼挠?jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展上還需要做好充分的準(zhǔn)備。