前几天发了一篇高性能计算的从业经历回顾的文章，收到一封小伙伴的私信，让我说说高性能计算的发展历史。工作以来，一直在高性能计算行业打转，每天面对着各种服务器、小型机、超级计算机，对这些家伙还算熟悉，也见证了这些年，国内高性能计算从弱到强的发展历程。虽然和当下热门的手机、个人计算机行业相比，高性能计算是个冷僻的行业，知道的人不多，各种事件更是很少见诸报端，但是它在我们看不到的地方，很多新兴产业和科研生产背后，都有高性能计算的身影，发挥着极为关键的作用。即然今天有人喜欢这个话题，那么我就来谈谈高性能计算的发展过程。​

先说硬件，如果按照时间来划代，现在大家对高性能计算硬件的普遍划分，旁支不算，大致分为这样四个阶段：向量机、SMP、MPP、集群。​

高性能计算的先驱：克雷机​

国产银河1号计算机，也属于向量机​

上世纪七十年代，克雷机开启了高性能计算的先河。这家伙是那个时代的超级计算机，一经推出就大受追捧，先后被美国能源部、国防部、波音、美孚石油采购。到了八十年代，我国也推出了自己的向量机：银河1号，用来计算核爆、高速流体、油气开采等一些亟待解决又高度保密的课题。现在银河1号向量机已经退役，曾经在北京的军事博物馆展出，本人还曾经坐1号线跑去参观过，不知道现在怎么样了。如果有知道的小伙伴，欢迎下方留言。​

向量机虽然计算性能强大，但是它的缺点也十分明显，就是所有软硬件都需要专门设计定制，和市场上销售的大量软硬件不兼容，使得向量机的硬件价格非常昂贵，软件设计研发成本高昂，只有政府和大公司这种不在乎成本的部门才用得起，很难做到普及。这个缺点严重制约了向量机的发展，所以当时有人们为了降低成本，把目标转向通用的软硬件设备，于是就有SMP的诞生。​

SMP中文翻译是”对称多处理(Symmetrical Multi Processing)”。它是在计算机里安装多块处理器，共享内存和数据总线来提高计算性能。我们现在的手机、平板、PC的多核CPU其实也是SMP架构。二者的区别是以前的处理器会安装在主板的多个基座上，由总线连接；现在是把多块处理器在生产时就封装到一起，做为多核处理器插在一个基座上。​

由于SMP架构技术难度低、计算性能提升明显、性价比高、市场需求大，特别关键的是能够兼容当时绝大多数软件，所以当年很多个人电脑厂商，也加入了SMP架构服务器生产队伍，比如当年的Compaq、HP、IBM等一众行业大佬，都是生产SMP服务器的主力军。​

SMP架构通过增加处理器数量，再结合软件提升计算性能，但是SMP架构需要共享内存和数据总线，运行过程中存在竞用物理资源的问题，属于“并行计算+串行IO”的方案，限制了多核处理器发挥性能，而且SMP架构能够增加的处理器数量也很有限，制约了继续向上发展。所以当时人们为了追求更加强大的计算能力，于是MPP架构便应运而生。​

MPP中文名称是”大规模并行处理(Massively Parallel Processing)”。这种架构相比SMP，取消了共享内存和数据总线，把每台计算机做一个单独的节点单元来对待，节点之间使用高速网络连接，并通过修改软件设计，实现多机协同运行来完成计算工作。MPP是纯粹的无共享架构（Share Nothing）,一般都是IT巨头们的定制机，它的硬件代表是刀片机，软件代表是分布式数据库，比如GreenPlum、Teradata都属于MPP架构。​

MPP架构相比SMP架构，性能虽然获得大幅提升，但是缺点更多，比如对硬件设备要求高，产品价格贵，扩展能力不足，需要专用软件来支持（开发MPP架构的软件，是远比MPP硬件更难的事情）。所以它至今仍然是那些不在乎成本的IT巨头和垄断部门的专属玩物。实际这些年来，MPP产业生态之所以没有太大发展，这些缺点是主要的制约原因。​

但是人们对高性能计算的追求是无止境的，为了获得更加强大的计算效果，现在高性能计算已经进入到第四个阶段：计算机集群。​

当前的计算机集群可以说是ICT产业技术和市场多年发展的综合成果和集大成者。它除了沿用MPP架构的一些概念，还大量借鉴采用互联网衍生出来的各种基础技术。比如普遍采用通用硬件来降低设计和采购成本；采取“软件定义硬件”策略，把原本属于硬件的功能转移到软件来解决，同时也更方便软件升级。在系统底层，使用统一的基础界面、统一的协议支持异构计算平台，允许动态增加或者减少计算节点，通过”硬件冗余+软件容错“解决硬件运行过程中出现的各种故障。在诸多新技术新设计理念加持下，现在的集群架构即获得了近乎无限的扩展能力和计算能力，在成本上，又具备了很强的经济性。​

另外，和前几次高性能计算架构只面向专业领域不同的是，当前集群的发展方向已经转向了商用领域，最典型应用场就是云计算。云计算面向商业用户，它融合了虚拟化技术，把一台物理计算机虚拟成多台逻辑计算机，更强调经济性和使用成本，普遍采用按时或者按流量的支付模式，支持多租户共享资源，按照用户需求弹性分配计算资源。集群架构另一个主要应用领域是超级计算机。当前世界上主要的超级计算机，比如我国的“神威”、“天河3”，美国的“泰坦”、“Summit”、“Frontier”，日本的“京”，都属于集群架构。而且云计算和超级计算机也在快速融合中，一种叫“云超算”的按时付费的共享计算模式正在各大云平台中形成。​

贝尔定律：和摩尔定律齐名的ICT产业发展范式​

说完了硬件，咱们再说软件。按照贝尔定律的说法，计算机领域每隔10年左右，就要产业新平台、新网络、新接口，并且成本更低，由此形成新产业。​

集群架构很好地佐证了这一点。由于建立在集群架构之上的业务需求、市场生态已经发生了根本变化，如果继续使用旧的软件平台，将无法发生发挥集群架构强大的处理能力，所以需要新一代的基础软件平台来支持这个能力和应用业务。这就象2007年苹果推出IPhone手机，同步推出iOS操作系统来适配IPhone手机一样，现在多家ICT巨头已经看到计算机集群带来的各种商机，正在纷纷投入巨资研发通用型的集群系统软件。同时，超级计算机做为国家综合科技实力的体现，是科研技术大国在世界上一张亮丽的名片，现在各大国都在加大对超算和超算软件的研发投入。无论是企业还是国家，都希望取得在计算机集群基础软件上的领导地位，拿到下一场技术革命的门票。​

LAXCUS产品定位：云端超算，融合云计算和超级计算机，支持在线服务​

在这方面，Laxcus分布式操作系统无疑是走在了前面，它是纯粹分布运行的操作系统，完全基于计算机集群和云端环境设计开发。相比Windows、Linux一套系统管理一台计算机，Laxcus一套系统管理N多计算机，还支持大量新兴技术，比如云原生、Massive MIMO通信网络，处理的是大规模、超大规模的存储计算工作。这种巨量的存储计算工作，在单机系统很难实现，但是在Laxcus分布式操作系统上，通过硬件庞大的算力和系统软件强大的组织管理能力，却可以瞬间完成。说几个指标，大家感受一下Laxcus分布式操作系统。​

1. 集成了云端业务所有刚需：集群虚拟化、全域安全管理、大数据、智能集群模型、容器、分布式应用软件。​
2. 对于分布式处理，能够将云端、边缘端、终端链接起来，无缝处理，实现一体化分布协同工作。​
3. 对于计算机节点，可以是最少一台服务器到百万级服务器的支持。​
4. 对于在线的用户人数，可以是几个人到亿级用户的支持。​
5. 对于数据处理，支持HTAP，数据存储规模，可以从几个G到EB级别。​
6. 对于应用软件，可以从几个软件到几百万级应用软件在云端运行。​
7. 对于软件开发，提供分布式编程工具包（DSDK）。从图形界面到网络接口、分布模型的各种基础功能，一应俱全，并且还在不断扩展中。开发者可以象开发单机软件一样开发分布式软件，非常灵活方便高效。​

Laxcus分布式应用软件，基于Laxcus分布式体系设计运行​

最后说几句，目前云计算、超级计算机、基础集群软件，仍然是美国最强，我国处于追赶地位。由于集群架构的硬件构型已经完成，现在各国发力竞争的主要是基础软件，尤其是像Laxcus分布式操作系统这样的基础软件，是竞争的最重点。就象美国当年通过PC操作系统、手机操作系统统治了个人电脑、手机市场，取得了决对优势一样，基于集群架构的分布式操作系统也将决定蓝星各大国，在未来二三十年，在云计算、大数据、人工智能、工业4.0的领导地位和产业应用生态。​

对于中国，这是一场不能输的战争。​

在此与各位同行共勉努力！​