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第一篇 综 述篇3

第1章 我国高性能计算行业概况3

1.1 高性能计算简述3

1.2 高性能计算机发展概况5

1.2.1 亿次时代（1980—1999年）7

1.2.2 万亿次时代（2000—2005年）7

1.2.3 百万亿次时代，千万亿次兴起（2006—2010年）7

1.2.4 千万亿次时代（2011年至今）8

1.3 高性能计算环境发展概况8

1.4 高性能计算应用发展概况9

1.5 高性能计算教育发展概况12

1.5.1 ASC世界大学生超级计算机竞赛13

1.5.2 全国并行应用挑战赛14

1.5.3 国产CPU并行应用挑战赛16

第2章 国家高性能计算环境发展历程17

2.1 孕育期（2002—2005年）17

2.2 成长期（2006—2010年）19

2.3 发展期（2011—2015年）22

2.4 成熟期（2016年至今）25

第3章 国外同类环境的分析与比较28

3.1 美国极限科学与工程发现环境28

3.1.1 环境简介28

3.1.2 参与机构28

3.1.3 资源29

3.1.4 研究内容30

3.1.5 管理和运行模式31

3.1.6 应用情况31

3.1.7 项目资助情况32

3.2 欧洲网格基础设施32

3.2.1 环境简介32

3.2.2 管理机构33

3.2.3 运行模式33

3.2.4 应用情况34

3.2.5 项目资助情况35

3.3 全球大型强子对撞机计算网格35

3.3.1 环境简介35

3.3.2 组织架构36

3.3.3 技术路线37

3.3.4 管理和运行模式38

3.3.5 应用情况39

3.3.6 项目资助情况39

3.4 欧洲先进计算合作伙伴41

3.4.1 环境简介41

3.4.2 资源42

3.4.3 管理和运行模式43

3.4.4 应用情况45

3.4.5 项目资助情况46

第二篇 计算资源与技术篇49

第4章 国家高性能计算环境的计算资源49

4.1 主结点49

4.1.1 北方主结点——中国科学院计算机网络信息中心49

4.1.2 南方主结点——上海超级计算中心56

4.2 国家超级计算中心59

4.2.1 国家超级计算天津中心59

4.2.2 国家超级计算济南中心62

4.2.3 国家超级计算深圳中心68

4.2.4 湖南大学国家超级计算长沙中心72

4.2.5 中山大学国家超级计算广州中心75

4.2.6 国家超级计算无锡中心79

4.3 普通结点82

4.3.1 清华大学82

4.3.2 北京应用物理与计算数学研究所83

4.3.3 西安交通大学84

4.3.4 中国科学技术大学87

4.3.5 山东大学91

4.3.6 中国科学院深圳先进技术研究院93

4.3.7 华中科技大学95

4.3.8 上海交通大学96

4.3.9 香港大学97

4.3.10 甘肃省计算中心102

4.3.11 吉林省计算中心106

第5章 国家高性能计算环境构建核心技术113

5.1 资源聚合与调度技术113

5.1.1 SCE核心系统软件113

5.1.2 资源信息聚合技术115

5.1.3 以应用为中心的全局作业调度118

5.2 计算服务化客户端技术123

5.2.1 命令行客户端123

5.2.2 通用Web门户125

5.2.3 应用编程接口129

5.3 资源监控与运维技术131

5.3.1 多维度资源监控131

5.3.2 资源机时统计与计费134

5.3.3 运行管理和支持平台137

5.3.4 核心软件持续交付技术141

5.4 环境安全保障143

5.4.1 环境安全体系143

5.4.2 用户认证与授权144

5.4.3 数据安全传输145

5.4.4 环境日志分析挖掘148

5.5 环境运行与服务支撑152

第三篇 应用与成果篇157

第6章 国家高性能计算环境的重点应用成果157

6.1 应用社区157

6.1.1 工业产品创新设计社区157

6.1.2 生物信息学与计算化学科学计算社区165

6.1.3 新药创制社区172

6.1.4 数字媒体与文化创意社178

6.2 典型应用成果183

6.2.1 典型应用成果案例——从应用领域维度183

6.2.2 典型应用成果案例——从作业规模维度240

6.3 入围戈登·贝尔奖应用291

6.3.1 千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟292

6.3.2 非线性地震模拟292

6.3.3 合金微结构演化相场模拟294

6.3.4 全球高分辨率海浪数值模式294

6.3.5 全球气候模式的高性能模拟296

第四篇 评价与展望篇299

第7章 高性能计算环境发展水平综合评价299

7.1 综合评价指标体系的建立299

7.2 综合评价指数体系的设计300

7.2.1 评价指标权重确定300

7.2.2 综合评价指数计算301

7.3 综合评价指数（2015—2017年）306

7.3.1 高性能计算环境发展水平综合评价指数306

7.3.2 超级计算应用水平综合评价指数307

7.4 超级计算应用成果统计与分析308

7.4.1 平台应用能力308

7.4.2 高性能计算应用获奖312

7.4.3 服务科研项目313

7.4.4 国家及地方政府投入资金314

7.4.5 用户发表论文316

7.4.6 社会效益318

第8章 未来发展态势321

附录1名词术语323

附录2国家高性能计算环境发展水平综合评价指标重要性调查问卷324

后记338