何连花，赵莲，姜金荣，金钟

中国科学院计算机网络信息中心，北京 100083

引 言

随着大数据信息时代的到来，高性能计算逐渐成为所有科学和工程领域进行深入研究的关键工具，且为各种科学问题提供可信赖的计算结果。全球超级计算机的计算能力呈指数增长，2020年11月TOP500 排名[1]，日本Fugaku(富岳)成为世界上最快的超级计算机，它理论峰值浮点性能达到537PFLOPS，实测Linpack 性能达到442PFLOPS。而进入TOP500 的门槛已提升到1.316PF，未来即将进入E 级计算时代。我国超级计算机在最近十年得到迅速发展，2013年6月天河二号位于TOP500 的榜首，此后连续六次在世界榜上排名第一，目前排名世界第六。而神威·太湖之光从2016年6月到2017年11月，连续四次在世界五百强排名第一，目前排名世界第四。我国高性能计算发展历程详见[2-3]。根据我国当前的项目计划，在未来2-3年，神威系列、天河系列、曙光系列均有计划推出E 级计算机。

得益于超级计算机的发展，我国在材料化学、高能物理与核物理、生物、大气海洋环境、宇宙学等领域，科学与工程数值模拟的能力得到显著提升。基于“神威·太湖之光”超级计算机，我国科研团队分别于2016年和2017年获得国际高性能计算应用领域最高“戈登·贝尔”奖，实现我国在高性能计算应用此奖项上从无到有的突破。

伴随着超级计算机的高速发展，以及各应用领域对数值模拟能力需求的持续提升，各领域在超级计算机上编程变得越来越困难。目前超级计算机的体系结构越来越复杂，同构与异构并驱发展，对于各个领域的应用软件直接移植到超级计算机上是一个巨大的挑战。……