高性能计算（High performance computing，HPC）是一种利用超级计算机或计算机集群的能力实现并行计算，以处理标准工作站无法完成的数据密集型计算任务的技术，常见应用包括仿真模拟、机器学习和深度学习等。

虽然很多人可能不熟悉HPC，但其核心之一——超级计算机，早已为人所熟知。超级计算机的运行速度比商用台式机或服务器系统快百万倍以上，其原因在于超级计算机能够使整个计算机集群为同一个任务工作，以更快的速度解决复杂问题。

HPC提供超高的浮点计算能力解决方案，适用于计算密集型、海量数据处理等业务需求，如科学研究、气象预报、计算模拟、军事研究、CAD/CAE、生物制药、基因测序、图像处理等。HPC大幅缩短计算时间，提升计算精度。

在过去，HPC由于其高度专业性，主要应用于科研实验室、大型企业和特定学术组织的研究中。然而，随着近两三年AI技术和IoT应用的相互促进，数据量和计算需求激增，5G技术拓宽了数据传输管道，为数据存储量的进一步扩展提供了可能，HPC的重要性日益凸显。

中国在高性能计算机研发领域取得了显著成就。在2023年6月发布的全球超级计算机TOP500榜单中，中国高性能计算机表现出色。例如，神威·太湖之光超级计算机曾连续四届夺冠，该系统全部采用中国自主知识产权的处理器芯片。天河二号也曾六次蝉联冠军，该系统采用麒麟操作系统，未来计划替换为国产处理器。

中国的高性能计算机不仅在排名上领先，在上榜数量上也具有竞争力。根据最新TOP500榜单，中国以134套上榜，占比26.8%，仅次于美国。中国已初步形成由上、中、下游构成的高性能计算产业链。

中国高性能计算机取得成功的关键因素之一是长期的技术积累和自主创新能力。从1975年开始研发第一台超级计算机，到2010年“天河一号”位居全球计算机500强榜首，再到2013年“天河二号”蝉联世界超级计算机冠军，中国在高性能计算领域逐步实现技术突破。

与传统计算机不同，超级计算机的算力依赖于并行计算架构、调度算法和并行度，而不是单一CPU的综合算力。因此，超级计算机与通用CPU的比较具有“命数不同”的特点。超级计算机需要更高的浮点运算能力、更低的能耗，以及更好的散热性能。

在国产CPU方面，中国已取得显著进展。企业如海光、兆芯、华为鲲鹏、飞腾、龙芯和申威等在X86技术、ARM指令集和自研指令集路线方面均有布局。其中，龙芯中科的龙架构处理器已实现与Intel第10代酷睿处理器相当的性能。申威和海光专注于特定领域的高性能计算应用。鲲鹏、飞腾和兆芯等企业也在GPU领域有所布局。

英伟达、AMD和英特尔等国际巨头也在HPC领域持续投入，各自推出针对HPC和AI训练的高性能GPU和CPU产品，如英伟达的Volta、Ampere、Hopper架构，AMD的EPYC、Instinct系列，以及英特尔的至强处理器和Ponte Vecchio处理器等，以满足HPC应用的需求。

HPC与AI的融合已成为未来发展趋势。通过HPC基础设施的加持，AI能够得到更好的发挥，两者相结合将是未来几年的主流趋势。HPC为AI提供了强大的计算能力支持，而AI技术的发展又进一步推动了高性能计算的应用场景和效率提升。

中国HPC,潜力无限
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