高性能计算范型
大型机
很多关键业务应用程序仍然运行在大型机上。大型机系统以长期可靠、处理繁重工作负载的能力、处理Web应用能力而闻名。
大型机中HPC的演化
成本
成本是HPC的一个重要因素。不仅聚焦于某个应用程序，而且聚焦于所有的工作负载。
云计算中的集中式HPC
高性能计算要求高性能计算系统和巨大存储区应用通过高速网络连接在一起。
| 本地计算 | 云计算 |
|---|---|
| 处理是本地台式机上完成 | 处理是在集中的远程服务器汇中完成 |
| 文件保存在本地，单一控制 | 文件集中存储、减少文件存储时间 |
| 容量受限 | 容量不受限 |
| 有限的数据管理 | 可以处理大文件 |
集中式HPC要求
- 对所有资源使用以数据为中心的视角，维持所有数据对HPC而言是本地的
- 使用通用工具进行工作负载共享
- 对访问远程数据使用图像化远程显示。
HPC远程模拟
使用HPC的大型机解决方案
智能大型机网络
是基于网格计算技术的新的解决方案，使得开放分布式系统能够在不对软件进行更改、不改变数据格式的前提下，运行大型机进程。
IMG的主要优点是：
- 从大型机的角度，批处理正常执行，区别在于使用了很少的大型机资源，消耗接近0MIPS。
- 为了使批处理作业能够执行、维护、培训、操作期间不需要对任何流程、工具、编译器（COBOL）进行改动。
IMG的工作原理
大型机批处理作业（MBJ）是由顺序步骤的集合构成的，每个步骤通常命名某个程序执行。
IMG提供了必要的工具、架构和执行平台，使得批处理作业能够在大型机之外执行的步骤：
- 将批处理作业最初的JCL指令转换为可以运行在IMSG Grid平台上的等价版本。
- 在网络平台*问程序源码并编译该代码，从而在网格上创建程序的本地可执行版本。
- 在网格平台上为作业的执行分配访问权限和资源。将访问权限赋给输入文件，然后为输出文件在共享存储平台上分配资源。
IMG架构
架构的设计方式是执行平安台构建在廉价节点的网络之上，目的是能够同大型机执行效率相媲美的计算能力，但是又不放弃其可靠性。
主要目标包括：
- 更快的执行
- 按需提供计算能力
- 可扩展性
- 改进的可靠性和容错性
- 支持异构系统
- 并行处理能力
- 更低的成本
IMG Grid 平台基于开放标准（Web服务、SOA和虚拟化）来确保兼容性、灵活性、与其他IT网络的可扩展性。
IMG组件是紧密集成的，他们可以构建一个独特的解决方案来解决大型机批处理作业执行与解耦的问题，从而使得它们可以有自己的目标和独立的操作。
IMG架构是围绕四个主要组件构建的，这些组件在IMG Grid Kernel 中被部署为Web服务，每个组件都提供一种独特的功能。
拓扑服务的主要功能是管理网格的节点结构，使得任何计算机能够具有在任何时间担任任何角色的*。IMG是容错的。三个不同的角色
- Root：管理客户端任务
- Broker：处理任务
- Worker：软件规范或硬件，用于增强broker的计算能力。
监视任务
- 网络监视任务：用于从内部来管理网格
- 资源监视服务：监视所有资源并提供每个节点中正在运行的任务、正在的等待任务、已终止的任务的状态。
架构模型
具有共享磁盘的存储服务器
这种结构中，大型机和网络共享一个存储设备。不需要人任何复制就可允许来自这两个环境的直接数据访问。
没有共享磁盘的存储服务器
其中数据可以在两种环境之间双向复制。
无存储服务器的通信网络
大型机和网络不共享存储设备，但是他们共享一个通信网络。。
对称多处理
SMP
SMP是对称多处理系统，主要运行在并行架构上并具有全局内存空间。
SMP重要性
SMP是基于上类似的处理器连接都一个存储上，并被一个操作系统来管理。SMP能够同时执行更多的工作负载。SMP中的操作系统帮助在不同的处理器之间进行负载均衡。
同集群相比，SMP更好利用它的负载。SMP另外一个优点就是管理的负担比较轻。SMP只有一个操作系统和一个全局存储空间。作业调度的同步更容易，管理存储空间也很容易。
SMP与集群方法之间的基本区别：
线程模型
在SMP模型中，并行处理是基于名为线程模型的特殊技术，在这个模型中，主程序被划分为多个子程序，共享相同的内存。
NumaConnect技术
NumaConnect是一种即插即用的SMP解决方案，其中所有内存和进程都组合在一起，被一个OS所控制。
用于HPC的虚拟化
虚拟化的好处：
- 好的服务器利用率
- 提高业务敏捷，能够根据未来需要迅速扩展
- 通过软件定义服务得到好的安全性
- 可以应对突发状况。
FICON大型机接口
FICON是将大型机同其它存储设备进行连接的输入、输出接口。为FICON设计的加速器为高带宽数据提供了极佳的性能。
大型机对手机的支持
所有的活动都是大型机驱动的，包括手机访问移动信号塔，需要进行库存检查。访问银行账户的详细信息以及获取金融交易。与发货相关的事务中访问地址信息等。随着数据指数级的增长，将大型机的性能稳定在恒定水平变得比较的困难，由于与计算变得越来越重要，大型机系统的机会也会变得更大。