超級(jí)計(jì)算機(jī)前世今生

1、超級(jí)計(jì)算機(jī)的前世今生1高性能計(jì)算處于信息技術(shù)前沿的超級(jí)計(jì)算機(jī)一直是一個(gè)國家的重要戰(zhàn)略資源,對(duì)國家安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的意義.超級(jí)計(jì)算(SUPERCOMPUTING ) 、高性能計(jì)算( High Performance Computing, HPC )的話題在近兩年來是一年比一年熱,不僅是因?yàn)閲鴥?nèi)市場(chǎng)上曙光、聯(lián)想、浪潮等企業(yè)加大了投入和市場(chǎng)宣傳,使廣大用戶能有更多機(jī)會(huì)去了解這些深不可測(cè)的龐然大物;而從全球的發(fā)展趨勢(shì)中,高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(或超級(jí)計(jì)算系統(tǒng))角逐激烈,從萬億次(Teraflops)到十萬億次,甚至到千萬億次(peraflops),計(jì)算性能峰值的增長越來越快.在傳統(tǒng)的氣象分析

2、,石油勘探、核實(shí)驗(yàn)?zāi)M、蛋白質(zhì)折疊等超級(jí)計(jì)算應(yīng)用之外,我們還看到與我們生活息息相關(guān)的高性能計(jì)算應(yīng)用,包括汽車制造設(shè)計(jì),電影動(dòng)畫模擬,藥物研究及國家網(wǎng)格構(gòu)建.可毫不夸張地說,我們每一個(gè)人都在享受著高性能計(jì)算的直接或間接的服務(wù) 2什么是超級(jí)計(jì)算機(jī)（Supercomputer）指計(jì)算能力（尤其是計(jì)算速度）為世界頂尖的電子計(jì)算機(jī)。它的體系設(shè)計(jì)和運(yùn)作機(jī)制都與人們?nèi)粘Ｊ褂玫膫€(gè)人電腦有很大區(qū)別?，F(xiàn)有的超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度大都可以達(dá)到每秒一兆（萬億，非百萬）次以上?！俺?jí)計(jì)算”（super computing）這名詞第一次出現(xiàn)是在媒體“紐約世界報(bào)”于1929年關(guān)于IBM為哥倫比亞大學(xué)建造大型報(bào)表機(jī)（tabula

3、tor）的報(bào)導(dǎo)。3什么是“超級(jí)計(jì)算機(jī)”？在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)百科辭典中做了如下簡短的解釋： “具有非常高的運(yùn)算速度，有非常快而容量又非常大的主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器，并充分使用并行結(jié)構(gòu)軟件的計(jì)算機(jī)，也常稱為超級(jí)計(jì)算機(jī)?！?如果再通俗一點(diǎn)講，“超級(jí)計(jì)算機(jī)”是計(jì)算機(jī)中功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大的一類計(jì)算機(jī)。 超級(jí)計(jì)算機(jī)通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。 它是世界各國國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志。4超級(jí)計(jì)算機(jī)的玩家1960年代，超級(jí)計(jì)算機(jī)由希穆爾克雷在Control Data Corporation里設(shè)計(jì)出來并領(lǐng)先市場(chǎng)直

4、到1970年代克雷創(chuàng)立自己的公司克雷研究。憑著他的新設(shè)計(jì)，他控制了整個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)，并占據(jù)顛峰位置長達(dá)五年（1985-1990）。到了1980年代，正值小型電腦市場(chǎng)萌芽階段，大量小型對(duì)手加入競爭。在1990年代中葉，很多對(duì)手受不了市場(chǎng)的沖擊而消聲匿跡。今天，超級(jí)計(jì)算機(jī)成了一種由像IBM及惠普等大型電腦公司所特意設(shè)計(jì)的電腦。雖然這些公司通過不斷并購其他公司而增強(qiáng)了自己的經(jīng)驗(yàn)，但除他們以外的元老公司克雷研究依然是超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的巨頭。克雷-2（Cray 2）1985年至1989年時(shí)全球最快電腦5歷史“超級(jí)計(jì)算機(jī)”一詞并無明確定義，其含義隨計(jì)算機(jī)業(yè)界的發(fā)展而發(fā)生變化。早期的控制數(shù)據(jù)公司機(jī)器可達(dá)十倍

5、速于競爭對(duì)手，但仍然是比較原始的標(biāo)量處理器。到了1970年代，大部分超級(jí)計(jì)算機(jī)就已經(jīng)是矢量處理器了，很多是新進(jìn)者自行開發(fā)的廉價(jià)處理器來攻占市場(chǎng)。1980年代初期，業(yè)界開始轉(zhuǎn)向大規(guī)模并行運(yùn)算系統(tǒng)，這時(shí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)由成千上萬的普通處理器所組成。1980年代中葉，將適量的矢量處理器（一般由8個(gè)到16個(gè)不等）聯(lián)合起來進(jìn)行并行計(jì)算成為通用的方法。1990年代以后到21世紀(jì)初，超級(jí)計(jì)算機(jī)則主要由基于精簡指令集（RISC）的處理器（譬如PowerPC或PA-RISC以及Alpha）互聯(lián)進(jìn)行并行計(jì)算而實(shí)行。6曾經(jīng)的第一ENIACUNIVACBlue Gene7AtanasoffBerry Computer (

6、ABC)（1942年）阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)（Atanasoff-Berry Computer，簡稱ABC）世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，為愛荷華州立大學(xué)的約翰文森特阿坦那索夫（John Vincent Atanasoff）和他的研究生克利福特貝瑞（Clifford Berry）在1937年至1941年間開發(fā)。30 OPS8TRE Heath Robinson （1942年）200 OPS 英國帕雷屈里莊園9Flowers Colossus （1944年）花巨人5 kOPS Post Office Research Station, Dollis Hill, England10UPenn ENIAC

7、 （1946年）100 Kops阿伯丁射擊場(chǎng), 馬里蘭, 美國ENIAC馮諾依曼11IBM NORC （1954年）IBM海軍軍用品研究計(jì)算器 (NORC)67 kOPS 美國維珍妮亞州海軍試驗(yàn)基地 12MIT TX-0 （1956年）83 kOPS 美國麻省理工大學(xué)13IBM AN/FSQ-7 （1958年）IBM AN/FSQ-7電腦美國IBM公司為半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)研制的一種第一代專用電腦，它使用了58,000支電子管，耗電1,500千瓦。400KOPS美國空軍23號(hào)基地14UNIVAC LARC （1960年）UNIVersal Automatic Computer Livermore

8、 Advanced Research Computer250 kFLOPS 勞倫斯Livermore國家實(shí)驗(yàn)室, 加利福尼亞, 美國15IBM 7030 “舒展” （1961年）1.2 MFLOPS 洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室, 新墨西哥, 美國 16CDC 6600/CDC 7600/CDC STAR-100 （1964/1969/1974年）3 MFLOPS /36 MFLOPS/100 MFLOPS勞倫斯Livermore國家實(shí)驗(yàn)室, 加利福尼亞, 美國 17Burroughs ILLIAC IV（1975年）150 MFLOPS美國航空航天局Ames研究中心, 加利福尼亞, 美國18Cra

9、y-1（1976年）250 MFLOPS洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室,新墨西哥,美國19CDC Cyber 205（1981年）400 MFLOPS40 systems worldwide20Cray X-MP/4（1983年）941 MFLOPS洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室; 勞倫斯Livermore國家實(shí)驗(yàn)室; Battelle; 波音21M-13（1984年）2.4 GFLOPS復(fù)合計(jì)算機(jī)科學(xué)研究學(xué)院， 莫斯科, 蘇聯(lián)22Cray-2/8（1985年）3.9 GFLOPS勞倫斯Livermore國家實(shí)驗(yàn)室, 加利福尼亞, 美國23ETA10- G/8（1989年）10.3 GFLOPS佛羅里達(dá)州立大

10、學(xué), 佛羅里達(dá), 美國24NEC SX-3/44R（1990年）23.2 GFLOPSNEC 府中廠，府中, 日本25想法的機(jī)器 CM-5/1024（1993年）65.5 GFLOPS洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室; 國家安全代辦處，美國26富士通 數(shù)字風(fēng)洞（1993年）124.50 GFLOPS全國航空航天實(shí)驗(yàn)室, 東京, 日本27英特爾 模范 XP/S 140（1993年）143.40 GFLOPSSandia國家實(shí)驗(yàn)室, 新墨西哥, 美國28富士通 數(shù)字風(fēng)洞（1994年）170.40 GFLOPS全國航空航天實(shí)驗(yàn)室, 東京, 日本29日立 SR2201/1024（1996年）220.4 GFLO

11、PS東京大學(xué) , 日本30日立/筑波 CP-PACS/2048（1996年）368.2 GFLOPS計(jì)算物理中心， 筑波大學(xué) , 筑波, 日本31英特爾 ASCI紅色/9152/9632（1997/1999年）1.338 TFLOPS/2.3796 TFLOPSSandia國家實(shí)驗(yàn)室, 新墨西哥, 美國32IBM ASCI White（2000年）白色“提高戰(zhàn)略運(yùn)算能力計(jì)劃”速度：7.226 TFLOPS用途：模擬核試驗(yàn)位置：美國加州羅蘭士利物摩亞國家實(shí)驗(yàn)室33NEC地球模擬器（2002年）35.86 TFLOPS 日本地球模擬器中心34IBM Blue Gene/L（2004-2007年）7

12、0.72 TFLOPS /136.8 TFLOPS/ 280.6 TFLOPS/ 478.2 TFLOPS美國能源部/IBM/NNSA/LLNL35IBM Roadrunner （2008年）1.026 PFLOPS / 1.105 PFLOPS美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室36Cray XT5 （2009年）2.331 PFLOPS 美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室37天河一號(hào) （2010年）2.507 PFLOPS / 2 .566 PFLOPS 中國天津國家超級(jí)計(jì)算中心38K Computer（2011年）8.162 PFLOPS日本富士通39超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程回顧“巨型機(jī)之父”西蒙.克雷從

13、真正意義上來說，研制出符合超級(jí)計(jì)算機(jī)定義產(chǎn)品的人應(yīng)是西蒙.克雷（S.Cray)博士,此人后來被西方稱為”巨型機(jī)之父”.1963年,他研制出世界上第一臺(tái)巨型機(jī)CDC6600,該共安裝了35萬個(gè)晶體管,運(yùn)算速度為1MFLOPS.在這以后,巨型機(jī)走過了五代,即單芯片系統(tǒng)、向量處理系統(tǒng)、大規(guī)模并行處理(MPP)體系、共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)和機(jī)群系統(tǒng)(CLUSTER). 超級(jí)計(jì)算機(jī)的日漸火爆也吸引了軟件巨頭微軟. 最近微軟件表示他也要涉足HPC領(lǐng)域,已獨(dú)立成立了“高性能計(jì)算”部門,并計(jì)劃針對(duì)HPC開發(fā)一款”Windows Server HPC Edition”的新版本操作系統(tǒng).2005.4.540超級(jí)計(jì)算機(jī)的五代

14、超級(jí)計(jì)算機(jī)通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。為了幫助大家更好的理解超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度我們把普通計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比做成人的走路速度，那么超級(jí)計(jì)算機(jī)就達(dá)到了火箭的速度。在這樣的運(yùn)算速度前提下，人們可以通過數(shù)值模擬來預(yù)測(cè)和解釋以前無法實(shí)驗(yàn)的自然現(xiàn)象。超級(jí)計(jì)算機(jī)的相關(guān)基本理論及描述42新一代的超級(jí)計(jì)算機(jī)采用渦輪式設(shè)計(jì)，每個(gè)刀片就是一個(gè)服務(wù)器，能實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，并可根據(jù)應(yīng)用需要隨時(shí)增減。單個(gè)機(jī)柜的運(yùn)算能力可達(dá)460.8千億次/秒，理論上協(xié)作式高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)運(yùn)算速度為100萬億次/秒，實(shí)際高性能運(yùn)算速度測(cè)試的效率高達(dá)84.35%

15、，是名列世界最高效率的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一。通過先進(jìn)的架構(gòu)和設(shè)計(jì)，它實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)和運(yùn)算的分開，確保用戶數(shù)據(jù)、資料在軟件系統(tǒng)更新或CPU升級(jí)時(shí)不受任何影響，保障了存儲(chǔ)信息的安全，真正實(shí)現(xiàn)了保持長時(shí)、高效、可靠的運(yùn)算并易于升級(jí)和維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。43馮.諾依曼體系超級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)圖PMPPPPPPPPPMPPPPMPPPPSystem Area NetworkMMMM單處理器架構(gòu)向量處理器架構(gòu)共享內(nèi)存多處理器架構(gòu)分布內(nèi)存多處理器架構(gòu)2005.4.544超級(jí)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)根據(jù)Top500的分類方法, 當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)有以下幾種。1)對(duì)稱多處理(SMP) 對(duì)稱式多處理器(SMP)：Symmetric Multi

16、-Processor的縮寫。是指在一個(gè)計(jì)算機(jī)上匯集了一組處理器(多CPU)。各處理器完全相同, 平等地訪問軟硬件資源, 處理器間通過總線或者交叉開關(guān)相連, 共享存儲(chǔ)器, 但有各自獨(dú)立的Cache。SMP的優(yōu)勢(shì)在于其透明的編程模式, 串行程序一般可不加修改直接運(yùn)行于SMP之上。缺點(diǎn)是由于對(duì)公共內(nèi)存和I/O的競爭, 加上維護(hù)Cache一致性的開銷, 導(dǎo)致擴(kuò)展能力有限。 452)大規(guī)模并行處理(MPP)MPP指在同一地點(diǎn)由大量處理器構(gòu)成的并行計(jì)算機(jī), 一般以通用64位微處理器作為處理節(jié)點(diǎn), 多為分布存儲(chǔ)方式, 節(jié)點(diǎn)間通信用消息傳遞方式, 其規(guī)模可擴(kuò)展到數(shù)千節(jié)點(diǎn)。MPP系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是峰值速度高, 并有良

17、好的可擴(kuò)展性。主要缺點(diǎn)是消息傳遞能力與節(jié)點(diǎn)運(yùn)算能力難以匹配。 3)機(jī)群(Cluster) Cluster是用高速互連網(wǎng)絡(luò)連接起來的一組微機(jī)或工作站, 各節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立的(有獨(dú)立完整的內(nèi)存和操作系統(tǒng))計(jì)算機(jī)?；ミB常采用商用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(ATM、FDDI、以太網(wǎng)等), 采用消息傳遞方式通信。它具有規(guī)模可擴(kuò)展、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn), 缺點(diǎn)主要是多操作系統(tǒng)難于管理和維護(hù), 而且通信延遲大。 46機(jī)群系統(tǒng)包括下列組件：高性能的計(jì)算結(jié)點(diǎn)機(jī)(PC、工作站或SMP)；具有較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能的微內(nèi)核操作系統(tǒng)；高效的網(wǎng)絡(luò)/交換機(jī)(如千兆位以太網(wǎng)和Myrinet)；網(wǎng)卡；快速傳輸協(xié)議和服務(wù)；中間件層；并行程序設(shè)計(jì)環(huán)境與工具。4)群

18、聚集(Constellations) Constellations指以大型SMP(處理器數(shù)目不少于16個(gè))為節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的Cluster, 各節(jié)點(diǎn)間通過高速專用網(wǎng)絡(luò)互連, 也稱為機(jī)群SMP(Cluster-SMP或CSMP)。新近的巨型機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu), 如IBM ASCI White系統(tǒng)由512個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)成, 每個(gè)節(jié)點(diǎn)含16個(gè)Power3處理器, 節(jié)點(diǎn)內(nèi)共享存儲(chǔ), 節(jié)點(diǎn)間由交叉開關(guān)互連。 47關(guān)于機(jī)群(CLUSTER)架構(gòu) 根據(jù)TOP500官方網(wǎng)站的資料統(tǒng)計(jì),在榮登榜名的系統(tǒng)中,有320套使用INTEL的處理器,54套使用IBM POWER處理器,48套采用HP PA-RISC, 采用AMD處理

19、器的有31套. 在TOP500中,有296套系統(tǒng)采用了機(jī)群系統(tǒng).占了49.8%.在前10名的系統(tǒng)中,機(jī)群系統(tǒng)占了7個(gè). 機(jī)群系統(tǒng)采用普通商業(yè)芯片和內(nèi)連技術(shù).2005.4.548關(guān)于機(jī)群(CLUSTER)架構(gòu) 機(jī)群架構(gòu)脫胎于早年的大規(guī)模并行處理(MPP, Massive Parallel Processing ).它大受青睞的原因是其經(jīng)濟(jì)性和公開性,與MPP不同之處是,它一般采用廉價(jià)的普通服務(wù)器為運(yùn)算節(jié)點(diǎn),小規(guī)模的系統(tǒng)一般用以太網(wǎng)內(nèi)連,外加免費(fèi)公開的操作系統(tǒng)LIUNX和并行編程接口MPI. 使超級(jí)計(jì)算機(jī)的造價(jià)告別了天文數(shù)字,應(yīng)用足跡也能涉足千家萬戶. 但因機(jī)群系統(tǒng)大量使用IA服務(wù)器,隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的

20、增加,其耗能和散熱問題嚴(yán)重,可管性和可用性和可持續(xù)運(yùn)算能力大大降低.按目前技術(shù)水平,很難做到一萬個(gè)節(jié)點(diǎn)以上.2005.4.549超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用目前對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)需求飛速增長的行業(yè)主要是在生物信息學(xué)方面.傳統(tǒng)行業(yè),如能源(石油,核技術(shù)) 、空氣動(dòng)力學(xué)、戰(zhàn)略武器的研發(fā)方面仍有較強(qiáng)的需求.1.超級(jí)計(jì)算機(jī)在航天飛行器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 (1)科學(xué)計(jì)算:要完成目前風(fēng)洞試驗(yàn)無法進(jìn)行的課題.如風(fēng)洞試驗(yàn)的馬赫數(shù)比實(shí)際飛行的低,就要靠數(shù)值方法來補(bǔ)推,還有上百成千個(gè)彈道計(jì)算也要全靠計(jì)算機(jī)完成. (2)數(shù)據(jù)庫建設(shè):用于改進(jìn)設(shè)計(jì)的定量分析和新飛行器的定量分析,大大縮短飛行器的設(shè)計(jì)周期,減少風(fēng)洞試驗(yàn)次數(shù). (3)計(jì)算機(jī)輔助

21、設(shè)計(jì):如波音757飛機(jī),幾乎所有的空氣動(dòng)力方面的設(shè)計(jì)都用計(jì)算機(jī). (4)計(jì)算機(jī)仿真:用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)際飛行和對(duì)抗.據(jù)權(quán)威人士介紹,要用計(jì)算機(jī)代替風(fēng)洞進(jìn)行數(shù)值模擬,需要具有1000MB的內(nèi)存容量,10101011次/秒的計(jì)算機(jī). 2005.4.5502.在地震勘探中的應(yīng)用(1)地震勘探:地球物理勘探是對(duì)地下作間接的測(cè)量,弄清地質(zhì)構(gòu)造,尋找碳?xì)浠衔?在地震勘探中,用可控方法產(chǎn)生彈性波場(chǎng)(可近似看作為聲波),傳入地下,因地下介質(zhì)的非均勻性,被散射到地面檢波器陣列,記錄在磁帶上.地面檢波器陣列一般有481024個(gè)檢波器,每個(gè)檢波器每12毫秒記錄一個(gè)采樣點(diǎn),每個(gè)樣點(diǎn)16位,記錄時(shí)間長度為315秒,因此,

22、每個(gè)記錄長度達(dá)24萬7200萬字節(jié).(2)地震數(shù)據(jù)處理:是一個(gè)十分復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程,一般地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)均包含200300個(gè)應(yīng)用程序,每個(gè)應(yīng)用程序包含幾千行至幾萬行FORTRAN源語句,計(jì)算量很大.2005.4.551(3)向量處理:地球物理中,許多算法可向量化.(4)并行處理:(5)輸入/出:用于地震數(shù)據(jù)的匯集,處理和存儲(chǔ).下面幾個(gè)領(lǐng)域,只有超級(jí)計(jì)算機(jī)才能勝任:交互地震處理三維地震處理迭前三維偏移彈性波模型2005.4.5523.在油藏?cái)?shù)值模擬中的應(yīng)用油藏?cái)?shù)值模擬是根據(jù)達(dá)西定律和物質(zhì)守恒定律原理把復(fù)雜的物理現(xiàn)象抽象成數(shù)學(xué)問題,然后求該數(shù)學(xué)問題的解,以便定量地研究不同巖石和不同油、氣流，在不

23、同開采方式下，油、氣、水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。油藏?cái)?shù)值模擬的數(shù)學(xué)問題是一個(gè)偏微分方程組,解偏微分方程組大多用有限差分法進(jìn)行離散化,然后解非線性的代數(shù)方程組,這需內(nèi)存容量大,運(yùn)算速度快的計(jì)算機(jī).在油藏?cái)?shù)值模擬軟件中大量使用線性和非線性的插值技術(shù),當(dāng)這段程序向量化后,處理效率可大大提高.2005.4.553在油藏?cái)?shù)值模擬軟件中,另一個(gè)問題是解大型稀疏線性方程組,約占整個(gè)運(yùn)算時(shí)間的6080%,這部分程序經(jīng)向量化后,也大大提高了軟件的處理效率.2005.4.5544.在石油勘探中的應(yīng)用中國大慶油田有限責(zé)任公司每年能開采大約5000萬噸原油,是全球領(lǐng)先的石油和天然氣生產(chǎn)商之一.2002年大慶在石油和天然氣探測(cè)方面

24、投入1.8億美元.公司采用了129臺(tái)基于英特爾至強(qiáng)(XEON)處理器的雙路聯(lián)想系統(tǒng).,配置了paradig公司的先進(jìn)軟件.大慶預(yù)計(jì)與專有超級(jí)計(jì)算機(jī)解決方案相比可節(jié)省70%的成本.2002年,在中國黑龍江省發(fā)現(xiàn)了擁有300億立方米的天然氣儲(chǔ)量.2005.4.5555.在天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用當(dāng)代衡量一個(gè)國家氣象業(yè)務(wù)發(fā)展水平,從設(shè)備上主要看兩項(xiàng):巨型計(jì)算機(jī)和氣象衛(wèi)星.現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)是在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)展起來的,最初是天氣圖的主觀預(yù)報(bào),從上世紀(jì)50年代開始,出現(xiàn)了用計(jì)算機(jī)制作數(shù)值天氣預(yù)報(bào).現(xiàn)被公認(rèn)為最好的天氣預(yù)報(bào)方法.早期計(jì)算機(jī)只能做短期(3天)預(yù)報(bào),目前用超級(jí)計(jì)算機(jī)可做中期(3天2周)的天氣預(yù)報(bào).(1)中期天氣預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)模型:根據(jù)初始時(shí)刻的大氣狀態(tài),即三維的運(yùn)動(dòng)速度u,v,w和大氣溫度T、水汽q及大氣密度,求解下列微分方