什么是高性能计算(HPC)

高性能计算 (HPC) 是高速处理资料和执行复杂计算的功能。从这个角度来看,搭载 3 GHz 处理器的笔记型电脑或桌上型电脑每秒可执行约 30 亿次计算。虽然这已经比任何人类可以达到的速度快得多,但与每秒可执行数十兆次计算的 HPC 解决方案相比还是相形见绌。

其中一种最著名的 HPC 解决方案是超级电脑。超级电脑包含数千个运算节点,可共同完成一或多项工作。这称为平行处理。这类似于将数千台个人电脑连线,结合运算能力以更快地完成工作。

为什么高性能计算很重要?

正是透过资料,我们才能取得突破性的科学发现、推动改变生活型态的创新技术,并改善全球数十亿人的生活品质。高性能计算是科学、工业和社会进步的基础。
随着物联网 (IoT)、人工智慧 (AI) 和 3D 影像等技术的发展,组织必须处理的资料大小和数量也呈指数成长。就许多用途而言,例如直播运动赛事、追踪发展中的风暴、测试新产品或分析股票趋势,即时处理资料的能力都至关重要。
为了在竞争中保持领先,组织需要快如闪电且高度可靠的 IT 基础架构来处理、储存及分析大量资料。

高性能计算如何运作?
HPC 解决方案有三个主要元件:

  • 运算
  • 网路
  • 存储
    为了建置高性能计算架构,必须将运算服务器连线成为一个集群。软件和算法会在集群中的服务器上同时执行。该集群会和资料储存设备连线,以获取输出结果。这些元件可以一起顺畅运作,以完成各式各样的工作。

若要以最高效能运作,每个元件都必须跟上其他元件的速度。例如,储存元件必须能够在运算服务器处理资料时,在两者之间以最快的速度来回馈读取资料。同样地,网路也必须能够支援运算服务器与资料储存设备之间的高速资料传输。如果某个元件无法跟上其他元件的速度,整个 HPC 基础架构的效能就会受到影响。

什么是 HPC 集群?
HPC 是由数百或数千部连线的运算伺服器所组成。每部伺服器都称为节点。每个集群中的节点都会彼此平行运作,从而提高处理速度,以提供高性能计算。

高性能计算使用案例
HPC 解决方案可部署于内部环境、边缘或云端,并用于多个产业的各种用途。包括:

  • 研究实验室:高性能计算可用于协助科学家寻找再生能源的来源、了解宇宙的演变、预测和追踪风暴,以及制作新的材料。
  • 媒体娱乐:高性能计算可用于编辑精选影片、呈现震撼人心的特效,以及直播世界各地的精采活动。
  • 石油与天然气:高性能计算可用于更准确地找出新油井的钻探位置,并协助提高现有油井的产量。
  • 人工智慧与机器学习:高性能计算可用于侦测信用卡诈骗、提供自助式技术支援、教导自动驾驶车辆,以及改善癌症筛检技术。
  • 金融服务:高性能计算可用于追踪即时股票趋势和自动进行交易。
  • 高性能计算可用于设计新产品、模拟测试案例,以及确保零件备有库存,以免生产线停滞。
  • 高性能计算可用于协助开发糖尿病和癌症等疾病的治疗方法,以及进行更快、更准确的病患诊断。