【HPC】HPC高性能计算知识: 主要应用场景和软件

原创： Hardy 架构师技术联盟 2018-04-10

高能能计算集群应用主要按应用类型分为 科学计算型集群 、 负载均衡型集群 、 高可用型集群 、 并行数据库型集群 四类；按照应用需求对应的应用领域分为:

• 计算密集型应用 (Computing-intensive): 大型科学工程计算，数值模拟等。其 应用领域为石油、气象、CAE、核能、制药、环境监测分析、系统仿真等。

• 数据密集型应用 (Data-intensive): 数字图书馆，数据仓库，数据挖掘，计算可视化等；其 应用领域：图书馆、银行、证券、税务、决策支持系统等。

• 通信密集型应用 (Network-intensive): 协同工作，网格计算，遥控和远程诊断等；其 应用领域：网站、信息中心、搜索引擎、电信、流媒体等。

HPC 高能能计算常用种应用领域主要分为: CAE 仿真、动漫渲染、物理化学、石油勘探、生命科学、气象环境 。

CAE仿真软件主要有哪些？

CAE(ComputerAided Engineering) 用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等 。主要应用于航空航天、汽车、船舶、机械、建筑、电子等领域。

CAE主要处理流程大致为: 几何建模、划分网格、指定荷载和边界条件，提交给服务器进行分析，显示结果，评估产品性能。

隐式和显式有限元分析主要区别？

有限元分析FEA (Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

• 隐式有限元 (IFEA) 是针对结构内部分析的，主要场景结构设计；

• 显示有限元 (EFEA) 是针对碰撞，爆炸等结构之间的分析；

  
  

CFD 是计算流体动力学( Computational Fluid dynamics )的缩写，是预测流体流动、传热传质、化学反应及其他物理现象的一门学科。

生命科学软件主要有哪些？

生物科学主要分为 生物信息学、 分子动力学模拟和 新药研发 三个领域。

• 生物信息学领域: 使用HPC对生物基因数据进行测序、拼接、比对等处理，提供基因组信息以及相关数据系统，解决生物、医学和工业领域的重大问题。

• 分子动力学模拟领域: 使用HPC进行大规模分子动力学模拟，通过模拟结果来分析和验证蛋白质在分子和原子水平上的变化

• 新药研发领域: 使用HPC快速地完成高通量药物虚拟筛选，可使研发周期平均缩短1年半左右。

  
  

动漫渲染软件主要有哪些？

动漫多媒体是HPC的另外一个重要应用，在这个行业大量的图形渲染成为HPC应用的主要领域。

业务流程大致为:原始模式抽象骨架、作业提交、任务排队、激活任务、渲染作业、归档存储。

气象环境软件主要有哪些？

气象预报是用数学方法构建方程，将气象数据和边界参数导入方程求解，从而预测大气变化和状态的科学。

业务流程大致为: 气象数据收集和预处理、综合数值天气预报、天气学、统计学等输出预报结果。

气象预报是用数学方法构建方程，将气象数据和边界参数导入方程求解，从而预测大气变化和状态的科学。业务流程大致为: 气象数据收集和预处理、数值天气预报流程、综合数值天气预报、天气学、统计学等输出预报结果。

总之， 不同的HPC应用对IT资源的消耗是不同的 ，高性能计算系统需根据其不同的应用场景来配置资源。计算密集型应用需要配置高主频CPU、内存约束型应用需要配置高带宽大内存、网络密集型需要配置IB网络、IO密集型应用需要配置高带宽大容量并行存储系统。