高性能计算的优化，高性能计算的概述

图 1 显示了一个网格 HPC 系统。 在网状网络拓扑中，结构通过减少网络节点之间的物理和逻辑距离来支持主机之间的更快通信。 虽然网络拓扑、硬件和处理硬件在 HPC 系统中很重要，但使系统如此有效的核心功能是由操作系统和应用软件提供的。

HPC 系统使用专门的操作系统，这些操作系统被设计成看起来像单个计算资源。 从图 1 和图 2 中可以看出，有一个控制节点构成了 HPC 系统和客户端之间的接口。 控制节点还管理计算节点的工作分配。

对于典型 HPC 环境中的任务执行，有两种模型：单指令多数据 （SIMD） 和多指令多数据 （MIMD）。 SIMD 在多个处理器上同时执行相同的计算指令和操作，但它允许系统同时使用多个变量针对不同的数据范围计算相同的表达式。

MIMD 允许 HPC 系统同时使用不同的变量执行不同的计算，使整个系统看起来不仅仅是一个可以同时执行许多计算的无功能计算资源（尽管功能强大）。

无论使用 SIMD 还是 MIMD，典型 HPC 的基本原理仍然是相同的：整个 HPC 单元的行为和行为类似于将实际请求加载到各个节点的单个计算资源。 HPC 解决方案也是专门设计和部署的专用单元，可充当（并且仅充当）大型计算资源。

高性能计算 （HPC） 是指通常使用多个处理器（作为单个计算机的一部分）或组织在集群中的多台计算机（作为单个计算资源运行）的计算系统和环境。 HPC 系统有很多种类型，从大型标准计算机集群到高度专业化的硬件。 大多数基于集群的 HPC 系统都使用高性能网络互连，例如来自 Infiniband 或 Myrinet 的互连。

基本网络拓扑和组织可以使用简单的总线拓扑，通过在高性能环境中的主机之间提供较短的延迟来提高整体网络性能和传输速率。