為什麼 HPC 如此重要？
高效能運算 (HPC) 已不是新鮮事。數十年來，HPC 工作站和超級電腦在學術研究中扮演著不可或缺的角色，解決了複雜的問題並激發了發現和創新。
近年來，數據量迅速激增，許多新的應用程式受益於 HPC 的強大功能，即跨共享資源執行運算密集型操作的能力，相較於傳統運算以更少的時間和更低的成本獲得結果。與此同時，HPC 硬體和軟體變得更容易獲得並且廣泛分佈。
科學家、工程師和研究人員在一系列使用案例中仰賴著 HPC，包括天氣預報、石油和天然氣勘探、物理學、量子力學以及學術研究和商業應用的其他領域。
HPC 如何運作？
雖然 HPC 可以在單一節點上運作，但其真正威力來自於將多個 HPC 節點連接成具備平行數據處理能力的叢集或超級電腦。HPC 叢集可以運算可能無法實現的超大規模模擬、AI 推理和數據分析。
Cray 和 IBM 開發了第一台和最著名的超級電腦，現在是 Intel® Data Center Builders 的合作夥伴。現代超級電腦是由 CPU、加速器、高效能通訊結構以及複雜的記憶體和儲存組成的大型 HPC 叢集，皆跨節點協同工作以防止瓶頸發生並提供最佳效能。
擴充效能
HPC 應用程式利用硬體和軟體架構將運算分散到資源中，通常在單一伺服器上。單一系統中的平行處理可以提供強大的效能提升，但應用程式只能在系統能力的限制內進行擴充。
擴充效能
當多個系統配置為一個系統時，由此產生的 HPC 叢集使應用程式能夠透過將運算平行分散到更多節點來擴充效能。
HPC 的益處
隨著處理海量數據集和進階應用程式的需求不斷成長，HPC 正在獲得學術界和企業的認可。隨著高度可擴充、高效能處理器和高速、大容量記憶體、儲存以及網路的出現，HPC 技術已變得更易於存取。科學家和工程師可以在他們就地部署的基礎設施上運作 HPC 工作負載，或使用不需要大量資本支出的基於雲端的資源進行縱向擴充和橫向擴充。
HPC 使用案例
時至今日，研究實驗室和企業依靠 HPC 在不同的應用程式中進行模擬和建模，包括自動駕駛、產品設計和製造、天氣預報、地震數據分析和能源生產。HPC 系統也有助於精準醫學、金融風險評估、詐欺偵測、運算流體動力學和其他領域的進步。
HPC 組件
大多數生產力佳的高效能運算系統都是圍繞著進階的 HPC 硬體和軟體產品的組合而設計的。用於 HPC 的硬體通常包括高效能 CPU、結構、記憶體和儲存以及網路組件，以及用於專用 HPC 工作負載的加速器。
HPC 平台軟體、資料庫、大數據和深度學習的最佳化框架以及其他軟體工具有助於改進 HPC 叢集的設計和效率。
HPC 與 Intel
Intel 提供全面的技術組合，幫助開發人員釋放高效能運算的全部潛力。
Intel® 硬體為靈敏且可擴充的 HPC 解決方案提供了堅實的基礎。Intel 也提供一系列軟體和開發人員工具，支援利用 Intel® 處理器、加速器和其他強大組件進行效能最佳化。
有了廣泛的產品和技術，Intel 透過Intel® HPC 平台規範為許多通用 HPC 工作負載提供基於標準的方法。
HPC 處理器和加速器
Intel 的一系列 HPC 處理器和加速器，包括 Intel® Xeon® Scalable 處理器和 FPGA，支援從工作站到超級電腦配置中的 HPC 工作負載。
HPC 軟體與工具
Intel 提供開發人員簡化和加速 HPC 應用程式的程式化工作所需的軟體和工具，包括 AI、分析和大數據軟體。
高效能運算儲存與記憶體
HPC 儲存和記憶體要求的演變推動了減少延遲的需求。Intel® HPC 儲存和記憶體解決方案針對非揮發性記憶體 (NVM) 技術、HPC 軟體生態系統和其他 HPC 架構組件進行了最佳化。
Intel® Optane™ SSD
Intel® Optane™ 固態硬碟 (Intel® Optane™ SSDs) 提供儲存靈活性、穩定性和效率，有助於防止 HPC 數據中心瓶頸並提高效能。
DAOS
在 Intel® Optane™ 持續性記憶體的支援下，分佈式非同步物件儲存 (DAOS) 顯著改善了儲存 I/O，以加速 HPC、AI、分析和雲端專案。
Intel® Optane™ 持續性記憶體 (PMem)
PMem 提供經濟實惠的大容量和數據支援的獨特組合，堅持不懈地支援獨特的操作模式並適應 HPC 工作負載的不同需求。
適用於雲端的 HPC
當今的 HPC 雲端服務可以使用內部部署數據中心提供的許多相同 Intel® 技術處理最複雜且具有挑戰性的工作負載。HPC 的總處理能力可以在雲端中加速，其中運算資源的按需可用性使作業向前推進，不會在序列中停滯不前。雲端中 HPC 的另一個優勢是能夠評估由雲端服務供應商 (CSP) 預先選擇和配置的 HPC 硬體上執行您的工作負載的益處。如此一來將可幫助您確定哪些適合您，以及您可能需要進行哪些調整或最佳化。
研究人員和開發人員可以在內部和 HPC 雲端環境的組合中部署 HPC 工作負載，並由全球主要 CSP 基於 Intel® 架構的創新平台提供支援。Intel® 技術合作夥伴可以提供專家指導和建議，幫助組織選擇最佳 HPC 雲端實例。
推動高效能運算的進步
運算和軟體的最新進展正推動著 HPC 飛躍發展 Intel 與 OEM 以及更廣泛的 HPC 生態系統密切合作，以最佳化硬體效能並將 HPC 與人工智能和分析進行整合。
Intel 持續設計新的 HPC 技術、處理器和材料，以幫助將量子運算從實驗室帶入商業領域。
最新且基於Intel® Xeon® Scalable 處理器的超級電腦有望透過 exascale 運算解決世界上最嚴苛的科學挑戰。
HPC 與 AI
HPC 與機器和深度學習的綜合力量在從語言學到基因組定序到全球氣候建模的各種應用中顯示出驚人的前景。Intel 與生態系統夥伴合作，開發專為這些重要解決方案設計的參考架構和解決方案，從而為 HPC 和 AI 提供支援。
Exascale 運算
隨著科學家和工程師套用 HPC 技術解決更具挑戰性的問題，也正在建構以 exascale 運算操作的強大超級電腦。例如，阿貢國家實驗室的 Aurora 超級電腦有望提供全新的功能來整合數據分析、人工智慧和進階 3D 建模之模擬。
其他轉型的 HPC 項目包括麻省理工學院和哈佛大學博德研究所的基因組定序、在德州進階運算中心 (TACC) 使用全球最強大的超級電腦之一進行進階研究，並根據歐洲核研究組織 (CERN) 的大型強子對撞機數據進行粒子加速器模擬。
Intel 支援強力且可擴充的 HPC
高效能運算為學術界、政府和業界的研究人員、開發人員和工程師提供了巨大潛力。
運算和軟體的最新進展繼續為 HPC 帶來新的成就。然而，選擇最佳的硬體和軟體配置以提供強大、可擴充的 HPC 解決方案可能是一項挑戰。
Intel 持續與 HPC 解決方案供應商密切合作，以最佳化硬體效能並將 HPC 和 AI 與分析相結合。基於 Intel® 架構的 HPC 可以激發創新並解決日益複雜的問題，為 exascale 和 zettascale 運算的未來鋪平道路。