系统架构篇

93年的时候，SMP（对称多处理）的架构站了将近一半，49.8%。但是我们前面说道，80年代后期MPP架构已经开始兴起，因此在TOP500中也占到了23.8%，处于第二位。但是由于前面提到的那为明星（或者说流星）Thinking Machinese采用的是MPP架构，因此MPP也就包揽了前4名，其它的MPP系统排名也都很靠前。

NET，Cray和HP都是SMP架构的。其中NEC SX-3/44R和SX-3/44占据了第5，6位。

我对并行计算的体系结构也不熟，这里简单解释一下SMP和MMP，有不对的地方还请行家不吝赐教。

SMP的系统个处理器是共享系统内存的。处理器和内存都连在系统总线上。现在的多CPU的PC服务器都属于这种架构。受总线带宽的限制，能够支持的处理器不可能太多。比如NEC的SX-3/44就只有4个CPU，排名9－20的Cray Y-MP C916/16256都是16个CPU。提高整体性能相当程度上要依靠提高处理器的性能。

MPP的系统有很多计算节点组成，每个节点有处理器和内存，节点间不共享内存。节点间的联接方式很多。比如NEC的Earth Emulator有640个节点，节点间是通过640*640的专用连接设备连接的。

MPP的架构处理器可以作到非常多。比如93年第一名的Thinking Machinese TMC CM5系统就已经用了1024颗CPU (型号不明)，最高速度59.7GFLOPS。

除了这两中架构以外，93年的时候还有19.4%的单处理器系统。主要是NEC, Fujitsu, Hitachi等日本厂商的系统。 这里可以看出美国当时已经把重点转向了并行系统，而日本人还固守在单处理器系统上，这可能也是后来两国在超级计算机领域拉开差距的一个原因吧。

另外还有7%的SIMD系统，就是单指令，多操作数系统。所谓SIMD就是一条指令，同时对多对操作数。比如同时计算16对数字之间的加法。Intel MMX中就有很多这样的指令。Thingking Machinese，MasPar是这种架构的主要供应商。另外还有就是那台被错划给HP的DECmpp SX 100。

到了94年6月的时候，MPP（40.2%）超过了SMP(39.2%)。但到95年6月，SMP反扑，以48.2%对43.8%反超。但另外两种架构所战比例已经微不足道了。这以后一直到99年6月，SMP和MPP互相拉锯，各有胜负。但是99年11月的时候，MPP以51.6%对33.8%较大比例超出。并在以后保持了对SMP的优势。

95年11月第一次出现了叫做Constellations（星座）的体系架构。不过对这种架构我也不了解。16套系统全部是SGI的。

97年6月单处理器系统从榜单上消失，然后是11月，SIMD退出。当年6月，日后的王者Cluster露了一小脸，加洲伯克莱大学的Berkley NOW以10.14GFLOPS据344位。该系统是该校自己搭建的，使用了100个SUN的CPU，具体型号不名。97年11月478位，然后就出榜了。

98年6月，洛斯阿拉莫斯国家试验室自己搭的Avalon Cluster，用了68颗Alpha芯片，以19.33GFLOPS居314位。不过只在榜上出现了这一次。

99年6月份第一次出现了有专业厂商制造的群集系统。AlphaServer SC, 256颗Alpha芯片，最高速度154.4GFLOPS，居48位。Top500数据库把它归到HP名下，不过当时拥有Alpha的Compaq还没有被HP收购。
同年Sun和Fujitsu也有群集系统上榜。这以后，Cluster的份额开始缓慢上升。

2002年11月，SMP退出。同期MPP和Constellations以40.80%持平，Cluster以18.6%处第三。再没有别的体系结构了。但是MPP的总FLOPS数达到了167TFLOPS，而Constellations只有47TFLOPS，因此性能上还是MPP胜出。就是Cluster也有77TFLOPS。说明Constellations不是太理想的架构。

果然，到了2003年6月，Cluster就以29.8%超过了Constellations的28.00%。

2003年11月，Cluster（42％）超过了MPP的32.6%。这以后，Cluster一直稳居榜首，并不断扩大优势。到了2006年6月，有超过72.8%的系统采用了Cluster架构，而MPP还剩下19.6%，Constellations更是只有7.6%了。

但是，这只是从系统数量上来说的， 如果从性能来说的话，MPP仍然占有绝对优势。Top10中，1－4名和8－10名7套系统都是MPP架构的，Cluster只占了7，8两位。法国Bull SA的NovaScale以Constellations架构占了第5位。

中国的曙光和联想的系统都是属于Cluster架构的。

Cluster架构的优点是使用成熟，通用，廉价的部件搭建，门槛比较低，但要作到顶级还有一定困难。这可能也是使Top500的上榜厂商数量大增的原因。93年的时候只有12个厂商的系统上榜，而2006年，这个数字增加到了25家，还有7套系统是由最终用户自己搭的。可以说Cluster架构打破了少数专业厂商对超级计算机领域的垄断。

----------------分割线-------------------
写这个系列文章的缘起是前几天在别的论坛给人科普超级计算机方面的知识，为此查了一些资料，主要是Top500，发现这个榜单中还是有不少有趣的东西。

在那个论坛也有人问银河机用的是什么CPU。如果是说当年的银河1号亿次计算机的话，那么回答是，银河1号中没有CPU。

现在在网上银河1号的具体技术资料还真不好找。好在在一篇银河主要试制人员的介绍中明确说明银河1号的体系结构是参照Cray-1的。这就好办了。

下面抄一短对Cray-1的描述，原文是英文的，我给翻译成中文了

所以，也可以说真个Cray-1就是一快CPU。