一、引言
随着科技的飞速发展，高性能计算已成为现代社会不可或缺的一部分。
从科研领域到工业界，高性能计算系统广泛应用于大数据处理、人工智能、云计算等领域。
本文将带您一起探寻高性能计算新纪元，深入了解高性能计算系统的现状和未来发展趋势。
二、高性能计算系统概述
高性能计算系统是指具备超强的运算速度、存储能力和大规模数据处理能力的计算机系统。
这些系统通常由大量的服务器、存储设备和高速网络组成，以实现大规模并行处理和高速数据传输。
高性能计算系统广泛应用于科研、工程、医疗、金融等领域，为各行各业的发展提供了强有力的支持。
三、高性能计算系统的现状
1. 技术发展：随着芯片技术、存储技术、网络技术等核心技术的不断进步，高性能计算系统的性能不断提升。例如，新一代的高性能处理器、GPU加速技术、FPGA技术等的应用，使得高性能计算系统的运算速度大幅提升。
2. 应用领域：高性能计算系统已广泛应用于诸多领域。在科研领域，高性能计算系统为物理、化学、生物、天文等领域的研究提供了强大的支持；在工业领域，高性能计算系统为汽车、航空、能源等行业的研发和生产提供了强大的后盾；在医疗领域，高性能计算系统为疾病诊断、药物研发等提供了有力的支持。
3. 挑战与问题：尽管高性能计算系统取得了显著的进步，但仍面临一些挑战和问题。例如，高性能计算的能耗问题、成本问题、安全性问题等。随着数据量的不断增长，高性能计算系统需要更高的可扩展性和灵活性以满足不断增长的需求。
四、高性能计算系统的发展趋势
1. 异构计算：随着算法和应用的复杂性不断提高，单一架构的高性能计算机已无法满足需求。因此，异构计算将成为未来高性能计算系统的重要趋势。异构计算将不同类型的处理器、加速器、存储设备等集成在一起，以实现更高效、更灵活的运算。
2. 云计算与边缘计算：云计算和边缘计算的结合将为高性能计算系统带来革命性的变化。云计算提供强大的计算和存储资源，而边缘计算则可以将部分计算任务推至网络边缘，降低延迟，提高响应速度。这种结合将使高性能计算系统更加适应大数据和实时处理的需求。
3. 人工智能：随着人工智能技术的飞速发展，高性能计算系统在人工智能领域的应用将越来越广泛。人工智能算法需要大量的数据和算力进行训练和优化，而高性能计算系统将为这一过程提供强大的支持。
4. 绿色节能：随着社会对环保和可持续发展的关注度不断提高，绿色节能将成为高性能计算系统的重要发展方向。研究者们正在不断探索新的技术和方法，以降低高性能计算系统的能耗，提高能效。
5. 模块化与标准化：为了降低高性能计算系统的建设和维护成本，模块化与标准化将成为未来发展的重要趋势。通过采用标准化的硬件、软件和接口，高性能计算系统的建设和维护将变得更加便捷和高效。
五、结论
高性能计算系统在各个领域的应用越来越广泛，对社会的推动作用日益显著。
随着技术的不断进步，高性能计算系统将迎来新的发展机遇，呈现出更加广阔的发展前景。
在未来，我们将继续见证高性能计算新纪元的辉煌。
超级计算机用什么操作系统？
据统计，在全球顶尖的500台超级计算机中，有约60%安装了Linux操作系统，相对于其他类型的操作系统，Linux系统在高性能计算应用中占据了绝对优势。
从开始时作为一个大学生的私房爱好，Linux系统的发展已经历了较长时间。
近几年中，经过IBM、惠普、Novell和Red Hat的专业计算机编程者对其不断改进，Linux现在已成为了技术强大的代名词-Linux操作系统在全球超级计算机上的应用远较其他系统普遍。
有机构称，在全球顶尖的500台超级计算机中，估计有约60%安装了Linux操作系统，取代了此前这些机器上安装的曾广泛用于高性能计算的Unix操作系统。
Linux目前已成为高性能计算的首选操作系统。
据德国曼海姆大学计算机教授汉斯-魏纳-穆尔(Hans Werner Meuer)统计，在全球顶尖的500台超级计算机中，有301台上使用了Linux操作系统，相比之下，只有189台使用了Unix操作系统，2台使用了Unix的改进型FreeBSD操作系统，1台使用了微软的操作系统，另有7台上使用的操作系统不详。
美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室先进技术部门助理副主管马克-西格(Mark Seager)表示，“Linux系统已经主宰了高性能计算的市场。
”该实验室有5台超级计算机位列全球顶尖500台超级计算机之中，其中包括世界上性能最强大的超级计算机“蓝色基因/L”和排名第5的“雷鸣”。
这两台计算机与该实验室的其他超级计算机一样，都安装了Linux操作系统。
此前这些机器上安装的是IBM版本的Unix操作系统–AIX操作系统。
西格认为，该实验室选择Linux系统的部分原因是它是“开放源代码”的，这意味着使用者可以配合自身的需求，对代码进行修改。
另外，使用Linux系统也无需付出授权费用。
此外，西格表示，Linux系统超出Unix操作系统(如IBM的AIX操作系统和Sun微系统的Solaris操作系统)的原因是，这些系统包含了很多针对商业应用的特点，但是这些也相应限制了系统的性能。
西格举例解释说，AIX操作系统所拥有的“虚拟功能”，允许许多软件共享同一处理器，但是这“正好降低了性能”。
Linux系统的创始人李纳斯.托瓦兹(Linus Torvalds)认为，Linux系统受欢迎是因为其可以在使用包括英特尔微处理器和IBM及惠普的RISC处理器在内的20多种硬件架构上运行，而与此同时，Unix操作系统仅能在一至两种硬件架构上运行。
托瓦兹表示，“当然，这20多种架构中仅有少数与高性能计算有关。
但这仍是个巨大的优势。
Linux容易获取，没有授权费用，具备一切相应的基础结构，并且在任意硬件上都运行顺畅。
” 当然也有少量的使用windows的超级操作系统的。
还有UNiX
计算机研究、开发、发展的方向和前沿
CPU（Computer Process Unit）方面的发展：谈论计算机人们不能不提到CPU芯片，这是计算机的核心。
芯片工艺发展很快，从线宽和集成度可见一斑，线宽从0.25μm、0.18μm、0.13μm到90nm，甚至25nm，芯片工艺已从微米级发展到纳米级；从集成度看：IBM公司最近公布了Power5芯片，采用铜基，绝缘硅，集成微型晶体管达2.8 亿个；Intel公司公布的Penttium4芯片集成微型晶体管达1.8亿个，同时宣称目前已研发了可集成10亿个微型晶体管的芯片，并向集成15亿个的目标前进。
由于集成电路规模越来越大，复杂性越来越高，混合信号和射频处理更加复杂，使得芯片设计更为复杂，对光刻、掩膜、封装和测试都提出了更高的要求，对半导体材料要求更为苛刻。
因此，CPU方面的发展可以说是龙争虎斗，不可衡量的方向，而且是高科技的集成应用，它引领着计算机硬件发展的前沿。
操作系统方面的方向：操作系统是计算机的大脑，操作系统涉及到计算机效能的发挥应用要求的实现和数据的安全和保护。
目前的主流操作系统是Windows、UNIX、Linux三足鼎立，而且Windows在桌面系统上占有绝对优势，形成了垄断地位；UNIX是经过长期使用在高性能计算，工作站CAD设计且安全性能好的操作系统；Linux是一种类UNIX的操作系统，它是自由软件，可免费下载，今后加以开发、扩充性能可形成标准化的操作系统。
现在是Windows、UNIX的市场份额越来越小，Linux的市场份额正在不断增加，而且在工作站（设计）和高密度计算、集群等方面使用Linux占有很大的比例，这是因为：Linux经过改进可支持16个CPU，各种计算均能解决（多于16个CPU的计算极少）；由于Linux是自由软件，原代码开放，免费下载，成本很低，大家都喜欢使用；因此，谁能够否认操作系统不是一个光明的发展方向呢？环保的方向：现在大家天天都要面对计算机，因此计算机的“环保”的问题引起了人们的注意。
环保计算机主要采取如下措施，采用低辐射的显示器，减少功耗（节电），降低噪音采用低噪音风机，其中最关键的是降低铅的使用量，制造无铅计算机。
计算机用铅的地方主要有：显示器：1台显示器差不多要用1kg的铅，改为液晶显示器，用铅量可大大降低，几乎为零；焊 接：电子器件的焊接所使用的焊条中含有铅，应改用无铅焊条。
这项工艺正在试验之中，无铅焊条焊接温度要提高，这就涉及主板上的电子器件的耐热程度要提高，提高后对器件的寿命、性能可能带来变化，因此要采取一定的预防措施；计算机连接电缆的塑料护套：塑料护套中含有铅，无铅使塑料容易老化，开裂和变脆，改用无铅塑料护套，要采取措施来解决这些问题。
如今人民的生活水平不断提高，环保观念逐步普遍，所以对那些低危害的电子产品特别的热衷。
因此，这个方向也是一个不错的发展方向。
除此之外，我还在网上搜集了一些目前计算机的主要研究、开发、发展的方向与前沿。
1、computing theory:一般的研究计算性和计算复杂性，自动机理论，以及涉及各个子方向的抽象数学模型的研究。
2、AI：一个理论性很强需要很多数学的领域。
3、computer architecture:只要研究电脑的原理、构成、相关器件以及用这些器件搭建各种平台等。
4、system software:这是一个发展了很久的产业，也是大家比较不熟悉的行业。
5、Database:也就是数据库，数据库是数据管理的高级阶段，它是由文件管理系统发展起来的，包括了函数等的研究。
6、networking;计算机网络，这是相当有开发前途的方向。
7、software engineering:软件，是计算机的灵魂，所以，软件工程对计算机来说，是很重要的。
8、security:网络安全技术及其协议。
9、conmputer graphics:计算机图形。
当然，除此之外，还有很多很有前景的发展领域在等待着人们去研究和开发。
随着科学技术的发展，计算机会向着人性化、智能化的方向发展，而它的作用领域也将会越来越广泛。
不久的将来，它将会渗透到人类生活的各个方面。
未来计算机的发展趋势
触摸式小型化智能化
