高性能計算(HPC) 指通常使用很多處理器（作為單個機器的一部分）或者某一集群中組織的幾臺計算機（作為單個計算資源操作）的計算系統和環境。有許多類型的HPC 系統，其范圍從標準計算機的大型集群，到高度專用的硬件。大多數基于集群的HPC系統使用高性能網絡互連，比如那些來自 InfiniBand 的網絡互連。基本的網絡拓撲和組織可以使用一個簡單的總線拓撲，在性能很高的環境中，網狀網絡系統在主機之間提供較短的潛伏期，所以可改善總體網絡性能和傳輸速率。

高性能計算是能夠突破性能極限的計算；單個高端工作站不能滿足其需求的計算；需要通過專門的程序優化最大限度提高系統的I/O、計算和數據傳送性能的計算。

人們一直以來還有這樣一個認識誤區，認為高性能計算機是面向高新產業和服務業的，而傳統產業（尤其是制造業）并不需要使用。事實上，高性能計算機能夠廣泛應用于生物、信息、電子商務、金融、保險等產業，它同時也是傳統產業（包括制造業）實現技術改造、提高生產率——“電子生產率”(e-productivity)和競爭力的重要工具。高性能計算已從技術計算（即科學計算和工程計算擴展到商業應用和網絡信息服務領域。

隨著計算機科學技術與國民經濟的快速發展，高性能計算已經逐漸成為科學研究所必需的輔助工具，在各個基礎學科領域發揮出巨大的作用。如在氣象氣候、地震預報、石油物探、航空航天、工程計算、密碼研究、新藥設計、生物基因、船舶工程、地質勘探、海洋工程、城市建設、武器研究、材料工程、環境科學等領域，研究工作的計算任務往往公式復雜、計算難度大、計算時間極長，用一般計算方式難于完成，因此高性能計算系統就成為必不可少的工具。

高性能計算集群(HPCC-High Performance Computing Cluster)是計算機科學的一個分支，以解決復雜的科學計算或數值計算問題為目的，是由多臺節點機（服務器）構成的一種松散耦合的計算節點集合。為用戶提供高性能計算、網絡請求響應或專業的應用程序(包括并行計算、數據庫、Web等服務。

相比起傳統的小型機，集群系統有極強的伸縮性，可通過在集群中增加或刪減節點的方式，在不影響原有應用與計算任務的情況下，隨時增加和降低系統的處理能力。還可以通過人為分配的方式，將一個大型集群系統分割為多個小型集群分給多個用戶使用，運行不同的業務與應用。

集群系統中的多臺節點服務器系統通過相應的硬件及高速網絡互連，由軟件控制著，將復雜的問題分解開來，分配到各個計算節點上去，每個集群節點獨立運行自己的進程，這些進程之間可以彼此通信(通常是利用MPI－消息傳遞接口)，共同讀取統一的數據資源，協同完成整個計算任務，以多臺計算節點共同運算的模式來換取較小的計算時間。

根據不同的計算模式與規模，構成集群系統的節點數可以從幾個到上千個。對于以國家政府、企事業單位及大型組織機構來講，節點數目可以達到數千甚至上萬。而隨著HPCC應用的普及，中小規模的高性能計算集群也慢慢走進中小型用戶的視野，高性能計算集群系統的部署，極大地滿足了此類用戶對復雜運算的能力的需求，大大拓展了其業務范圍，為中小型用戶的成長提供支持。

高性能集群系統方案設計基于以下的原則：

先進性

并行計算系統是目前業界較為先進的計算體系，是融合了計算、存儲、網絡與軟件的綜合體，在構架整個系統的過程中，要保證架構的每個環節采用業界先進且成熟的產品與技術，要均衡各環節之間的關系，消除系統構架的瓶頸，保證整個系統的高效率運行，可以滿足未來數年技術和應用發展的需要，保護用戶投資。

高性能

集群系統的重量考核指標是整體性能，即計算、存儲、I/O能力與智能管理的體現。系統中所有節點均配置了基于最新處理器，保證充足的計算能力；節點間使用InfiniBand等網絡高速互連，保證了通信密集型并行應用對互連網絡的性能要求。

高可擴展性

集群系統區別于傳統SMP/MPP計算體系的獨特優勢就是優異的擴展性，用戶可以根據自己的需求隨時增減系統中節點的數量，在將來計算能力需要擴充的時候，只需要增加一定數量的節點數目，即可在不影響當前應用的情況下，擴展整個系統的計算與存儲能力。

環保節能

集群系統是由多個服務器節點、大容量存儲及復雜網絡構成的大規模應用系統，是一個巨大的耗電/發熱體，除了本身的能耗，隨之配備的空調系統也是耗電大戶。因此，在系統設計之時除了性能效率之外，必須考慮節能與環保的問題以減少對社會環境資源的過多占用與破壞。HP SL6500可擴展服務器的高密度、能量智控、氣流導向有效散熱與自動管理特性可以使整個系統保持在較低的功耗，減少對電力的消耗、保護社會環境資源。

此方案中，我公司通過提供的計算集群系統幫助客戶解決，大量基因數據運算的需求，大大縮短了計算時間。其中的系統配置情況：登陸節點和管理節點由2臺HP ProLiant DL380機架式服務器構成；計算節點采用混合式搭建方案,即:包含1個高密度GPU計算節點HP SL390、80個高密度刀片式服務器HP BL460（瘦節點）、2個高性能刀片式服務器BL680（胖節點）；I/O節點由3臺HP ProLiant DL380機架式服務器構成；登陸/管理節點、計算節點和I/O節點通過10Gb/s 萬兆高速互聯網絡交換數據和存儲數據；3個I/O節點可以通過高速光纖網絡連接至用戶的存儲系統來存儲海量的計算結果；應用服務器等也可以通過高速網絡直接連接至用戶的網絡系統。