中国cae软件发展的新契机

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1、中国CAE软件发展的新契机针对中国超级计算机的发展取得世界瞩目的成绩，但硬件高性能与应用低水平的矛盾比较突出的问题，从计算技术的发展趋势入手，根据千万亿次计算的物理学特点，分析我国面对的历史性机遇，建议充分发挥我国超级计算平台的基础性优势，以突破市场上国外CAE软件在计算规模、分辨率和精度方面的局限以及技术封锁为出发点，发展以高可扩展、可容错的大规模并行计算技术为基本支撑的新一代CAE软件，从而在高端软件市场上实现国家战略诉求和中国CAE软件的自主性.，供学习和研宄使用，如果需耍分享，请保留本段说明。关键词：千万亿次计算；超级计算机；众核；高性能计算；CAE软件TB38；TP311.5:

2、??A??NewopportunityforCAEsoftwaredevelopmentinChinaTIANRong(HighPerformanceComputerResearchCenter,InstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)Abstract:AlthoughthedevelopmentofChina-madesupercomputersachievesworldwideattention,thelow-levelapplicationisincontradictio

3、nwiththehardwareperformance.Accordingtothecomputingtechnologydevelopmenttrendandthephysicalcharacteristicsofpetascalecomputing,thehistoricopportunityfacedwithChinaisanalyzed,andsomesuggestionsaboutfullydevelopingthefundamentaladvantagesofthesupercomputingplatforminChinaareproposed.Tobreaktherestr

4、ictions(includingcalculationsize,resolutionandprecision)andtechnologyblockadeofforeignCAEsoftwareinChina,andachievethenationalstrategyandindependentCAEsoftwareofChinainhigh-endsoftwaremarket,anewgenerationofCAEsoftwarewhichisbasedonlarge-scaleparallelcomputationtechnologywithhigh-scalabilityandfa

5、ult-tolerantshouldbedevelopedinChina.Keywords：pctascalccomputing;supercomputer;many-core;highperformancecomputing;CAEsoftware0引言目前，加快发展科学与工程数值软件的需求愈加强烈，逐渐成为人们的共识［1-4］，但在数值软件市场方面，特别是工程CAE软件的市场方面，国际竞争者己远远走在我国的前面，并且前进的步伐并未放缓.如何才能实现跨越？突破口在哪里？在过去的几十年中，计算机处理器速度的发展一直遵循摩尔定律，应用程序随处理器频率的提高自然变快.然而，这一发展趋势由于处

6、理器在性能提高上受功耗等问题的限制而难以为继.处理器性能的提高将不再单一依赖时钟频率的提高，而必须发挥其并行性.由于并行编程的复杂性，这种体系结构上的变化将极大地改变科学与工程计算实践，例如：如何在众核上实现计算的有效加速，特别是有限元计算这类典型的访存密集型算法程序？如何应对千万亿次计算的挑战？这些新问题正引发人们的关注和思考.本文从千万亿次计算的特点展开，讨论未来计算技术的发展趋势，就如何发展我国新一代科学与工程数值软件提出一些体会与建议.1千万亿次计算时代个新起点从学科角度讲，以千万亿次以及更大规模计算能力为基础的计算科学的最主要特点是在实验不可行或仅有少量实验支持的情况下，立足于

7、基本原理，经精细计算，通过验证与确认，最终达到可信“预知预报”的0的.赋予计算机模拟以真正的预言功能（发现新知识、认识新规律）是计算科学的终极发展目标.以目前千万亿次超级计算机的系统规模估计，一个千万亿次级应用的并行度要达到儿万到十儿万以上CHJ核.迄今为止，尚无程序可扩展到此规模.因此，如何发挥千万亿次级的计算能力是一个全新的课题一一计算技术的历史性飞跃让我国与国际同行又重新站到同一起跑线上.千万亿次级计算具有一些前所未有的特性：