關(guān)于作者
一個畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，在中國科學(xué)院計算所、計算中心和網(wǎng)絡(luò)中心工作過，在澳大利亞科工組織DMS、香港浸會學(xué)院數(shù)學(xué)系和中國21世紀(jì)議程管理中心等處工作過，多次獲國家和中科院科技獎并享受政府特殊津貼的退休老頭。現(xiàn)在在【中國科普博覽】網(wǎng)“科學(xué)新語林”欄目里開設(shè)一個《數(shù)學(xué)與計算機》的個人專欄，愿和愛好數(shù)學(xué)與計算機的各界網(wǎng)友和青少年朋友，談?wù)剬?shù)學(xué)與計算機的看法、想法。
如何刻畫超級計算機的計算速度
張建中
2012年07月02日
超級計算機的計算速度一般以計算機系統(tǒng)“每秒執(zhí)行的浮點運算次數(shù)”(Floating point Operations Per Second，F(xiàn)lops)為單位，并定義了擴展單位MFlops(百萬次(106)浮點運算每秒)、GFlops(十億次(109)浮點運算每秒)、TFlops(萬億次(1012)浮點運算每秒)、PFlops(千萬億次(1015)浮點運算每秒)和EFlops(百億億(1018)次浮點運算每秒)等。
① 峰值速度：峰值速度是通過計算得出的，故也稱理論峰值速度，其計算公式為:
理論峰值速度(億次) = 節(jié)點機每個CPU主頻(MHz) CPU每個時鐘周期執(zhí)行浮點運算的次數(shù) CPU總數(shù)目/108。
② 實測速度：用評測軟件對機群系統(tǒng)計算速度的實際測試值。目前國際上通用的超級計算機或高性能計算機評測軟件是《Linpack》——這是一套采用求解線性方程組和特征值問題的方法來綜合評價超級計算機浮點運算性能的基準(zhǔn)測試軟件。實測速度能更客觀地反映系統(tǒng)的實際計算性能，對用戶而言，實測速度比峰值速度更有意義。
③ 運行效率: 一般是指超級計算機實測速度與峰值速度的比率。運行效率越高，表明系統(tǒng)具有的處理資源等經(jīng)過合理的系統(tǒng)設(shè)計得到了更有效的發(fā)揮。相對于由處理器數(shù)量和性能決定的理論峰值速度而言，運行效率顯然是一個能夠更全面、科學(xué)地反映超級計算機性能和技術(shù)先進性的指標(biāo)。
如何刻畫超級計算機的計算速度
現(xiàn)在，刻畫超級計算機性能的計算速度通常有以下三種：① 峰值速度：峰值速度是通過計算得出的，故也稱理論峰值速度，其計算公式為:
理論峰值速度(億次) = 節(jié)點機每個CPU主頻(MHz) CPU每個時鐘周期執(zhí)行浮點運算的次數(shù) CPU總數(shù)目/108。
② 實測速度：用評測軟件對機群系統(tǒng)計算速度的實際測試值。目前國際上通用的超級計算機或高性能計算機評測軟件是《Linpack》——這是一套采用求解線性方程組和特征值問題的方法來綜合評價超級計算機浮點運算性能的基準(zhǔn)測試軟件。實測速度能更客觀地反映系統(tǒng)的實際計算性能，對用戶而言，實測速度比峰值速度更有意義。
③ 運行效率: 一般是指超級計算機實測速度與峰值速度的比率。運行效率越高，表明系統(tǒng)具有的處理資源等經(jīng)過合理的系統(tǒng)設(shè)計得到了更有效的發(fā)揮。相對于由處理器數(shù)量和性能決定的理論峰值速度而言，運行效率顯然是一個能夠更全面、科學(xué)地反映超級計算機性能和技術(shù)先進性的指標(biāo)。