向大數據應用挑戰的超級計算機設計

文/何嫻

隨著我國信息技術水平的提高，計算機等信息設備普遍出現在人們的日常生活中，成為人們獲取信息、溝通交流的主要工具。不過，隨著人們生活質量的提高，人們對計算機技術的要求也更加嚴格，伴隨著大數據時代的到來，人們對信息資源的需求量越來越大，傳統的計算機設備已經不再滿足社會的發展要求，由于我國信息資源量巨大，且涉及到的范圍較為寬廣，計算機信息軟件需具備更好的信息收集、整合功能，才能被企業所運用，方便企業管理人員下達正確的決策，促進企業更好的發展。為了滿足企業的發展需求，我國應加大力度研發超級計算機技術，提高信息軟件對信息的處理能力，遵循信息處理的安全性、及時性、可靠性原則，將計算機的優勢充分發揮出來，全面提高我國經濟發展水平。

1 大數據背景下超級計算機的設計

大數據時代的到來，對我國信息行業的發展帶來了巨大的挑戰，同時也為超級計算機的研發創造了更多的機遇，要想在激烈的市場競爭中占據優勢地位，企業應充分利用大數據時代下的信息資源，對超級計算機進行改進，提高計算機的信息處理功能，以便更好地被企業所運用。在超級計算機的發展歷程中，人們將設計重點放在計算機雖數據的計算能力以及工作效率上，將其整合為一個強大的信息儲存和處理系統，引進先進的硬件以及軟件設備，在計算機中安裝數據處理軟件，提高計算機在節點計算上的效率，同時增強計算機的通信功能，促進人與人之間的交流，使其數據計算和信息處理功能更加強大。

1.1 硬件體系結構

超級計算機主要由兩大部分構成，分別為硬件設備和軟件設備。硬件設備其主要是一些電子產品，電子產品的質量決定了計算機數據處理功能的展現效率，因此，硬件設備對計算機的功能展現具有重要影響。在這個大數據時代下，數據信息量較為龐大，計算機中對數據計算的功能相對較弱，數據處理程序過于簡單，只能對數據進行簡單的計算，且數據訪問成本較高，導致計算機對數據的吞吐率以及計算效率普遍較低，并且存在嚴重失衡現象。針對超級計算機存在的問題，技術人員對片上緩存以及計算功能進行優化。在對大數據進行應用時，由于系統對數據處理級別較低，導致數據吞吐頻率較慢，加上數據整體處理功能較差，數據跳轉頻率過高，無法對局部數據進行計算，導致數據吞吐率與計算能力不在同一水平線上，無法對數據信息進行處理，企業得不到可靠的數據信息，便無法下達正確的決策，不利于企業長遠的發展。針對這一情況，技術人員可以降低指令緩存或者對信息處理器進行調整，將兩者的運行狀態處于平衡狀態，快速完成數據計算處理功能。

另外，在現代大數據時代背景下，數據信息呈現出高度密集的特點，加大了數據處理器的工作壓力，傳統的數據處理器逐漸暴露出更多的缺點，數據處理不及時，且不安全。可靠性能普遍不高，嚴重影響了數據計算的速度。因此，我國應引進功能更強的數據處理器，能夠在第一時間完成數據計算、分析工作，將加速器安裝至數據處理器中，加快數據處理的速度，提高超級計算機數據處理效率，為企業帶來更加優質的服務。在對超級計算機的設計環節中，技術人員應將重點放在節點計算效率以及通信功能上，重點解決其中存在的問題，將大數據信息進行整合并保存，為企業的發展創造更多機遇。在對數據信息進行儲存過程中，一般需要運用兩種手段，分別為集中存儲和分散式存儲。這兩種存儲方式不同，發揮的作用也存在差異。加上通信設備功能的逐漸強大，計算機中通信頻率普遍較高，技術人員需對節點以及節點與設備間的連接裝置進行調整，以此來提高節點間的連接效率，提高計算機的通信功能。

1.2 軟件架構

在大數據時代背景下，數據信息成分復雜且存在多樣化特點，針對不同結構的數據信息，其存儲方式也存在較大的差別。根據數據的結構特點進行分類，可分為結構化數據、非結構化數據和半結構化數據，這三種數據其都有各自的儲存方式。對于結構式數據而言，其主要以數據庫的方式進行儲存，人們在查找相關信息時，可利用搜索引擎在數據庫中查找相關信息。在對數據進行處理以及計算過程中，其使用方法以及軟件操作也不相同，在計算數據時，應將重點放在數據與系統的交換頻率上，避免因交換頻率過慢，影響數據的計算結果，這時候我國可以選用單一分布的數據儲存系統完成。不過，由于數據涵蓋范圍較廣，在對數據進行處理時，采用單一的數據文件系統已經不再適用當下數據處理要求，需要將各種文件系統進行整合，共同處理數據信息。

在對非結構數據進行處理時，通過對其存儲方式進行研究，對分布式文件系統做出了相應的調整，以此來加快數據處理的速度。通過對谷歌軟件進行改造，并設計出擁有更多使用性能的可擴展文件系統，在對數據進行處理過程中，通過該系統的數據分流功能，對數據流量進行控制，以此來處理更多的數據信息，并完成數據的儲存工作。

2 編程模型

隨著信息產品的普及，在超級計算機的設計工作中，為了提高對數據的編程速度，對計算機的編程模型也提出了更高的要求。對于傳統的編程模型而言，其內部構造較為簡單，且使用性能偏低，無法發揮出其真正的價值。因此，編程設計人員應保留傳統編程的優勢，對編程進行創新，提高編程的使用性能，構建編程模型。解決編程過程中存在的問題，簡化編程代碼，讓程序員明確自身的義務范圍，大大緩解了程序員的工作壓力。

3 結語

新時代的到來，為超級計算機的發展帶來了更多挑戰，要想提高數據計算能力，增強計算機的通信功能，應從超級計算機的軟件和硬件方面做出整改，并構建新的編程模型，加快超級計算機數據運算速度，為企業提供安全可靠的數據信息，有利于企業長期、穩定的發展。