個人電腦對于我們并不陌生，但在處理一些比較大的文件，有時候也會顯得很吃力，但如果運算一些科學演算，就算是配置數(shù)10萬的個人電腦也只是鳳毛麟角了，這時候就需要一臺強大的超級計算機來運算了，它比普通臺式機要快百萬倍，自然也擁有很強的運算能力，那么，究竟什么是超級計算機呢？
從上圖可以看出2018年在世界上500臺最強大的機器中，我們國家的超級計算機排名第一。
普通個人電腦是通過輸入的信息（或者數(shù)據(jù)），對其進行存儲和處理，然后生成某種輸出結(jié)果。
而超級計算機不僅僅是快速或大型計算機：它以完全不同的方式工作，通常使用并行處理而不是普通計算機使用的串行處理。它不是一次執(zhí)行一件事情，而是一次執(zhí)行很多事情，進行綜合運算，最后整合得出合理的結(jié)果。
在串行處理中，一個處理器一次解決一個問題。不管計算機的不同部分有多快，該運算仍將以中央處理器的速度完成。
在并行處理中，問題被分解為組件，每個組件都由單獨的處理器處理。由于處理器并行工作，因此即使處理器以與串行系統(tǒng)相同的速度工作，通常也可以更快地解決問題。
超級計算機為什么要使用并行處理？
打個比方，如果有一堆箱子需要一個人進行打包并搬運裝車，就需要很長時間，而且不能同時進行，如果有三個人同時分工打包、搬運、裝車，那么像這樣的人員配比，工作速度就非常快了，超級計算機運用并行處理跟這也是相同的道理。
假如你是一個氣象預(yù)測科學家，我分別要模擬計算今年會不會有臺風，那么我就需要把5年內(nèi)各地的每日氣候條件數(shù)據(jù)輸入超級計算機，并且精確到每小時的氣溫、濕度、風向、雨季等輸入電腦，同時運算才能預(yù)測到本年度會不會在某個地方出現(xiàn)臺風。
這對于超級計算機來說很容易，但是用普通的計算機，僅5年內(nèi)的氣溫數(shù)據(jù)就無法運算，而且不能與其它條件同時并行處理，因為預(yù)測運算是各個維度實時運算綜合得出的結(jié)果，不能分開來運算的，所以超級計算機不能使用串行處理。
普通服務(wù)器也只能裝大約4枚處理器，目的就為了處理數(shù)據(jù)交互提高效率，但是超級計算機面對的是復(fù)雜的運算，這是區(qū)別于普通計算機的，所以一臺超級計算機至少有10套200平米房間的大小面積占比。
龐大的身軀決定著超級計算機擁有更多的處理器，例如我們的天河超級計算機擁有大約40960個處理模塊，每個模塊具有260個處理器內(nèi)核，這意味著總共有10,649,600個處理器內(nèi)核！這么多的“大腦”來運行復(fù)雜數(shù)據(jù)綽綽有余了。
個人電腦可以相互交換數(shù)據(jù)，沒錯，超級計算機也可以進行聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交互，這就是超級計算機集群處理。
在一些科研工作室或者大學里，通常會有很多臺超級計算機進行廣域網(wǎng)或者局域網(wǎng)連接，分工進行各項科學數(shù)據(jù)的計算，再統(tǒng)一匯集到一臺超級計算機上面總結(jié)得出結(jié)果。
目前大多數(shù)超級計算機都運行相當普通的操作系統(tǒng)，就像在您自己的PC上運行的操作系統(tǒng)一樣，也是Windows系統(tǒng)，但在集群處理任務(wù)中，超級計算機最常見的操作系統(tǒng)曾經(jīng)是Unix，但現(xiàn)在已被Linux，由于超級計算機通常會處理科學問題，因此有時會使用傳統(tǒng)的科學編程語言-C語言進行處理數(shù)據(jù)。
上圖是1940年2010年超級計算機能力每十年運算能力的對比圖，可見在每一個10年終，超級計算機都以幾何倍率的運算能力增長，到2020年，這一個10年里超級計算機得遠算能力有可能會有突飛猛進的增長，因為科技不會止步于此。
超級計算機不至于在科學運算方面的能力，它還可以模擬核飛機測試、演習、氣候模擬以及測試加密計算機安全代碼強度。從理論上講，通用超級計算機可以用于任何事物，當然也有人猜想用它來挖比特幣，但事實告訴我們，它每分鐘的耗電量驚人，挖出來的比特幣不足以支付電費。