第一篇 综 述篇 3
第1章 我国高性能计算行业概况 3
1.1 高性能计算简述 3
1.2 高性能计算机发展概况 5
1.2.1 亿次时代（1980—1999年） 7
1.2.2 万亿次时代（2000—2005年） 7
1.2.3 百万亿次时代，千万亿次兴起（2006—2010年） 7
1.2.4 千万亿次时代（2011年至今） 8
1.3 高性能计算环境发展概况 8
1.4 高性能计算应用发展概况 9
1.5 高性能计算教育发展概况 12
1.5.1 ASC世界大学生超级计算机竞赛 13
1.5.2 全国并行应用挑战赛 14
1.5.3 国产CPU并行应用挑战赛 16
第2章 国家高性能计算环境发展历程 17
2.1 孕育期（2002—2005年） 17
2.2 成长期（2006—2010年） 19
2.3 发展期（2011—2015年） 22
2.4 成熟期（2016年至今） 25
第3章 国外同类环境的分析与比较 28
3.1 美国极限科学与工程发现环境 28
3.1.1 环境简介 28
3.1.2 参与机构 28
3.1.3 资源 29
3.1.4 研究内容 30
3.1.5 管理和运行模式 31
3.1.6 应用情况 31
3.1.7 项目资助情况 32
3.2 欧洲网格基础设施 32
3.2.1 环境简介 32
3.2.2 管理机构 33
3.2.3 运行模式 33
3.2.4 应用情况 34
3.2.5 项目资助情况 35
3.3 全球大型强子对撞机计算网格 35
3.3.1 环境简介 35
3.3.2 组织架构 36
3.3.3 技术路线 37
3.3.4 管理和运行模式 38
3.3.5 应用情况 39
3.3.6 项目资助情况 39
3.4 欧洲先进计算合作伙伴 41
3.4.1 环境简介 41
3.4.2 资源 42
3.4.3 管理和运行模式 43
3.4.4 应用情况 45
3.4.5 项目资助情况 46
第二篇 计算资源与技术篇 49
第4章 国家高性能计算环境的计算资源 49
4.1 主结点 49
4.1.1 北方主结点——中国科学院计算机网络信息中心 49
4.1.2 南方主结点——上海超级计算中心 56
4.2 国家超级计算中心 59
4.2.1 国家超级计算天津中心 59
4.2.2 国家超级计算济南中心 62
4.2.3 国家超级计算深圳中心 68
4.2.4 湖南大学国家超级计算长沙中心 72
4.2.5 中山大学国家超级计算广州中心 75
4.2.6 国家超级计算无锡中心 79
4.3 普通结点 82
4.3.1 清华大学 82
4.3.2 北京应用物理与计算数学研究所 83
4.3.3 西安交通大学 84
4.3.4 中国科学技术大学 87
4.3.5 山东大学 91
4.3.6 中国科学院深圳先进技术研究院 93
4.3.7 华中科技大学 95
4.3.8 上海交通大学 96
4.3.9 香港大学 97
4.3.10 甘肃省计算中心 102
4.3.11 吉林省计算中心 106
第5章 国家高性能计算环境构建核心技术 113
5.1 资源聚合与调度技术 113
5.1.1 SCE核心系统软件 113
5.1.2 资源信息聚合技术 115
5.1.3 以应用为中心的全局作业调度 118
5.2 计算服务化客户端技术 123
5.2.1 命令行客户端 123
5.2.2 通用Web门户 125
5.2.3 应用编程接口 129
5.3 资源监控与运维技术 131
5.3.1 多维度资源监控 131
5.3.2 资源机时统计与计费 134
5.3.3 运行管理和支持平台 137
5.3.4 核心软件持续交付技术 141
5.4 环境安全保障 143
5.4.1 环境安全体系 143
5.4.2 用户认证与授权 144
5.4.3 数据安全传输 145
5.4.4 环境日志分析挖掘 148
5.5 环境运行与服务支撑 152
第三篇 应用与成果篇 157
第6章 国家高性能计算环境的重点应用成果 157
6.1 应用社区 157
6.1.1 工业产品创新设计社区 157
6.1.2 生物信息学与计算化学科学计算社区 165
6.1.3 新药创制社区 172
6.1.4 数字媒体与文化创意社 178
6.2 典型应用成果 183
6.2.1 典型应用成果案例——从应用领域维度 183
6.2.2 典型应用成果案例——从作业规模维度 240
6.3 入围戈登·贝尔奖应用 291
6.3.1 千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟 292
6.3.2 非线性地震模拟 292
6.3.3 合金微结构演化相场模拟 294
6.3.4 全球高分辨率海浪数值模式 294
6.3.5 全球气候模式的高性能模拟 296
第四篇 评价与展望篇 299
第7章 高性能计算环境发展水平综合评价 299
7.1 综合评价指标体系的建立 299
7.2 综合评价指数体系的设计 300
7.2.1 评价指标权重确定 300
7.2.2 综合评价指数计算 301
7.3 综合评价指数（2015—2017年） 306
7.3.1 高性能计算环境发展水平综合评价指数 306
7.3.2 超级计算应用水平综合评价指数 307
7.4 超级计算应用成果统计与分析 308
7.4.1 平台应用能力 308
7.4.2 高性能计算应用获奖 312
7.4.3 服务科研项目 313
7.4.4 国家及地方政府投入资金 314
7.4.5 用户发表论文 316
7.4.6 社会效益 318
第8章 未来发展态势 321
附录1名词术语 323
附录2国家高性能计算环境发展水平综合评价指标重要性调查问卷 324
后记 338