超級計算是超級計算機、軟件開發系統和測試工具、算法、應用軟件與通用庫等的總和。
超級計算一詞是隨20世紀70年代初出現第一代向量計算機而提出的。超級計算是用計算機去研究、設計產品及支持復雜的決策。超級計算具有縮短產品上市時間、更快的性能等優勢。其主要應用于計算流體動力學、基因組研究、游戲和醫學研究等領域。
歷史沿革
超級計算一詞是隨20世紀70年代初出現第一代向量計算機而提出的。從20世紀70年代中期至90年代中期，向量計算機經歷了開拓發展、走向市場獲得成功而廣泛的應用、技術達到成熟等諸階段。
工作原理
超級計算使用分布在互聯網絡上的計算節點集群。每個節點執行相同任務的子集，因此它們共同計算出最終的復雜結果。高性能計算集群由數百甚至數千個計算節點組成，其中每個節點包含大約8到 128個CPU。然后，網格中間件將這些計算資源與根據需要請求處理能力的高級應用程序連接起來。
節點
三種類型的節點可促進大多數超級計算機的運轉。
用戶節點
用戶節點從計算網格請求資源。最終用戶提出此請求后，用戶節點就會將請求傳遞通過中間件并通知網格計算系統上的所有節點。
提供者節點
提供者節點為計算網格提供資源。當這些節點收到新的請求時，它們開始執行任務。許多提供者節點允許對稱多處理，具有每秒最高操作次數的能力。中間件收集并返回結果。
控制節點
控制節點充當管理員，管理所有提供者節點資源的分配。中間件通信工具在控制節點上運行，將任務分配給特定的提供者。?
運用過程
超級計算是利用海量 CPU 資源和高速網絡進行大規模復雜數據處理的過程，以及用計算機去研究、設計產品及支持復雜的決策。例如地球科學模擬或 脫氧核糖核酸 分析，需要在短時間內同時處理數十億甚至數萬億個數據點。超級計算技術是一種高性能計算形式，利用數百甚至數千個并行工作的節點來共同解決復雜的問題。超級計算節點通過基于硬件的加速器進行高度優化，能夠以普通計算機無法達到的速度執行計算、交換和集成數據。
優勢
縮短上市時間
超級計算支持復雜新產品的數字原型設計，提高效率并縮短制藥、地熱研究和其他數學領域等行業的產品上市時間。超級計算使用并行處理來顯著減少完成復雜計算和物理模擬所需的時間。通常需要數周的計算只需很短的時間即可完成。可以通過加速模擬來加快研發階段的速度。?
采用人工智能、機器學習
人工智能（AI）和機器學習（ML）技術需要強大的計算能力來處理大量數據。可以使用超級計算來進行海量數據處理，例如每秒處理數萬億個數據點，從而對龐大的數據集提供高度的見解。超級計算為人工智能和機器學習提供支持，使這些技術能夠大規模執行。
大數據分析
超級計算可以分析數萬億個數據點，所用時間僅為通常所需時間的一小部分。可以分析海量數據集，以及執行模式識別、數據提取、分析和其他數據分析操作。超級計算有助于簡化金融、科學研究和醫學等行業中的大數據分析，在這些行業中，同時并行處理數百萬個數據至關重要。?
更快的性能
典型的超級計算機比傳統計算機快得多，因為 IT 工具使用可能來自數千個并行處理器的資源。超級計算機是必不可少的工具 — 它們更高的性能有助于加快任何與計算機相關的流程。?
應用領域
計算流體動力學
計算流體動力學是使用復雜的數學建模來跟蹤傳熱、流體運動、動量和其他相關流程的過程。floefd 依賴于快速產生超級計算擅長創建的全面模擬。例如，Formula 1 使用計算流體動力學技術來測試汽車的空氣動力學特性。使用超級計算，他們可以在設計車輛時模擬不同的詳細信息，從而縮短上市時間并提高效率。?
基因組研究
超級計算的高級處理能力在研究高度復雜的基因組結構、功能和圖譜時很有用。超級計算提供的每秒四萬億次浮點運算可讓研究人員進行大規模的基因組研究。國家醫學圖書館使用強大的超級計算機來產生序列讀取存檔（SRA）。SRA 擁有來自 900 多萬次實驗的測序結果，可讓生物信息學學家全面分析其內容。?
游戲
游戲工程師必須確保游戲玩家可以在不丟包、擁塞或丟幀的情況下暢玩游戲。超級計算可讓開發人員增強圖形、模擬物理和渲染逼真的設置。云計算的多處理器有助于處理數據并為游戲玩家和開發人員提供高性能。例如，NICE DCV 通過云向任何設備提供遠程桌面和應用程序流式處理。這種支持可避免采用昂貴的專用工作站。通過使用這些超級計算機，開發人員可以在優化成本的同時實現高性能。?
醫學研究
醫學研究是新藥品和化學品的研究、開發和生產。超級計算資源為研究人員提供了同時研究數萬億個數據點所需的處理能力。從對分子建模到生產用于人類健康的新材料，現代超級計算機無處不在。
相關概念
超級計算利用超級計算機進行工作。超級計算是超級計算機、軟件開發系統和測試工具、算法、應用軟件與通用庫等的總和。
超級計算機指能解決復雜計算的大型、非常快速、價格昂貴的計算機,而且它們通常還在結構上備有流水線部件和執行向量運算部件等。
向量計算機是結構非常特殊的采用流水線技術且備有向量硬件指令的計算機，因此適合它們的所謂向量算法一般相當專用和繁復。
相關對比
超級計算通常是指超級計算機使用的復雜的大型計算過程，而高性能計算（HPC）是指使用多臺超級計算機來處理復雜的大型計算。 這兩個術語經常互換使用。隨著深度神經網絡的成功和大數據的興起，使得超級計算和高性能計算逐步走到一起，具體體現為，高性能計算機大量用于人工智能的訓練和推理，智能算法也在幫助加速傳統的高性能計算。大模型訓練等智能應用對算力更是高度依賴，傳統超算跟智能計算更是形影不離、彼此難分。
參考資料 >
什么是超級計算.什么是超級計算.2025-03-02
IBM.IBM.2025-03-02
未來計算，“超智”能否不分“你我”.科學網.2025-03-02