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并行計(jì)算是一切高性能計(jì)算，也是AI算力指數(shù)級(jí)爆發(fā)的基礎(chǔ)。AI、ML、量子計(jì)算、生物計(jì)算等等前沿技術(shù)應(yīng)用，都依靠并行計(jì)算做支撐。新冠肺炎突發(fā)，高性能計(jì)算、人工智能等先進(jìn)計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用在病毒研究及疫情防控中發(fā)揮了重要作用。隨著近期“新基建”大潮的助推，未來幾十年并行計(jì)算將真正迎來“黃金時(shí)代”。
并行計(jì)算的由來
1946 年，世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)“ENIAC”在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生。
1959 年到 1964 年間設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)一般被稱為第二代計(jì)算機(jī)。大量采用了晶體管和 印刷電路。計(jì)算機(jī)體積不斷縮小，功能不斷增強(qiáng)，可以運(yùn)行 FORTRAN 和 COBOL。
1964 年到 1972 年的計(jì)算機(jī)一般被稱為第三代計(jì)算機(jī)。大量使用集成電路，典型的 機(jī)型是 IBM360 系列。1972 年以后的計(jì)算機(jī)習(xí)慣上被稱為第四代計(jì)算機(jī)。基于大規(guī)模集成電路，及后來的超大規(guī)模集成電路。
1976 年，Cray-1，第一臺(tái)商用超級(jí)計(jì)算機(jī)問世。集成了 20 萬個(gè)晶體管，每秒進(jìn)行 1.5 億次浮點(diǎn)運(yùn)算。
進(jìn)入本世紀(jì)，并行計(jì)算得到飛速發(fā)展。由于單處理機(jī)的計(jì)算速度不斷提高，并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)趨于成熟，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸速率的大幅提升，使得并行計(jì)算機(jī)的研制周期逐漸縮短。
并行計(jì)算擅長(zhǎng)建模、模擬、理解真實(shí)復(fù)雜的現(xiàn)象，可以節(jié)省時(shí)間和花費(fèi)、解決更復(fù)雜的問題，更好的發(fā)揮底層硬件的計(jì)算能力。
我國(guó)并行算法研究始于物理學(xué)家，接著中科院物理所的王鼎盛、生物物理所的陳潤(rùn)生、中國(guó)科大的陳國(guó)良、軟件所的孫家昶、計(jì)算所的孫凝暉等科研人員成立了一個(gè)研究并行算法和并行軟件的小組，這個(gè)小組引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)并行算法和并行軟件研究，為我國(guó)并行計(jì)算的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。若干年后，這個(gè)不到十人的跨學(xué)科小組出了四位院士。
院士李國(guó)杰：未來幾十年是并行計(jì)算的黃金時(shí)代
中國(guó)工程院院士李國(guó)杰表示，下一個(gè)十年將出現(xiàn)一個(gè)全新計(jì)算機(jī)架構(gòu)的“寒武紀(jì)”大爆發(fā)， 學(xué)術(shù)界和工業(yè)界計(jì)算機(jī)架構(gòu)師將迎來一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)代。
最近的新冠疫情讓我們得到很多啟示，疫苗與抗病毒新藥研制涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，必須借助數(shù)值方法應(yīng)用并行計(jì)算求解，并行處理技術(shù)將在對(duì)抗病毒中發(fā)揮不可替代的作用。
并行計(jì)算現(xiàn)在已經(jīng)處在一個(gè)全新的時(shí)代。2017 年獲得圖靈獎(jiǎng)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)大師 Hennessey 和 Patterson 指出，無論是在指令級(jí)處理的技術(shù)還是多核處理技術(shù)，通用處理器固有的低效率和縮放比定律、摩爾定律的終結(jié)，使得處理器架構(gòu)師和設(shè)計(jì)者已經(jīng)不太可能在通用的處理器上再保持顯著的性能改進(jìn)。
“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、創(chuàng)新必須和并行算法、并行軟件的改 進(jìn)創(chuàng)新同步進(jìn)行，越是高層的改進(jìn)得到的性能和效率的提高越大。不管是突破摩爾定律還是馮?諾依曼瓶頸，都必須跨層次進(jìn)行。未來幾十年是并行計(jì)算的黃金時(shí)代!”
網(wǎng)站標(biāo)題：李國(guó)杰院士：未來幾十年是并行計(jì)算的黃金時(shí)代
文章路徑：http://www.dlmjj.cn/article/dpihgij.html
