?并行計算、分布式計算、網格計算與云計算都屬于高性能計算（High Performance?Computing，HPC）的范疇，主要目的在于對大數據的分析與處理，但它們卻存在很多差異。電子海圖云服務是基于高性能計算的理論技術、通過對傳統服務體系結構的改進，以實現海量電子海圖數據的快速存取與處理操作，使其更好地為海洋地理信息科學領域中的計算密集型和數據密集型問題提供相應的計算和處理能力。高性能計算體系結構是海量電子海圖數據存儲與處理的技術基礎，也是順利進行電子海圖云服務原型系統開發的保證。以下將對并行計算、分布式計算、網格計算與云計算之間的區別與聯系做分析。

并行計算
???????并行計算是相對于串行計算而言的，它是指一種能夠讓多條指令同時進行的計算模式，可分為時間并行和空間并行。時間并行即利用多條流水線同時作業，空間并行是指使用多個處理器執行并發計算，以降低解決復雜問題所需要的時間。從程序開發人員的角度看，并行計算又可分為數據并行與功能并行，數據并行是通過對數據的分解實現相同子任務的并行作業，功能并行是通過對任務的分解實現相同數據不同任務的并行作業。相比較而言，數據并行較易實現，因此本文在并行算法研究時也將基于數據并行的原則進行設。對于并行計算的研究在上世紀70年代開始，就已有相關理論研究，如單指令多數據流（SIMD）與多指令多數據流（MIMD）的并行機制研究，到了80年代在并行體系結構方面有了很大成果，出現了利用網絡組成多臺計算機的并行結構與利用共享存儲器組成多處理器的并行計算機，科學家利用這種并行計算結構在技術高精尖領域縮減了解決復雜問題的時間。
???????從以上分析可得出，早期的并行計算主要應用于科學研究領域，具有特定的應用環境，需要利用很高的技術技巧才能完成任務所需要的并行程序設計。雖然當時的并行計算離普

通大眾還很遙遠，但已經為復雜問題求解（如功能并行、數據并行、通信協調等）奠定了方法論基礎。可以說，并行計算是云計算的初始階段或者說是萌芽期，它為云計算的發展提供了實際而樸素的思想和基本思路。
分布式計算
???????分布式計算是一種把需要進行大量計算的工程數據分區成小塊，由多臺聯網計算機分別處理，在上傳處理結果后，將結果統一合并得出數據結論的科學。在90年代，隨著TCP/IP協議的最終確定，計算機網絡快速發展，Web Service等網絡新技術隨之而來，為基于廣域網的分布式計算做好了硬件與軟件基礎。首先來比較下分布式計算與并行計算的異同。其相同之處都是將復雜任務化簡為多個子任務，然后在多臺計算機同時運算。不同之處在于分布式計算是一個比較松散的結構，實時性要求不高，可以跨越局域網在因特網部署運行，大量的公益性項目（如黑洞探索、藥物研究、蛋白質結構分析等）大多采用這種方式，而并行計算是需要各節點之間通過高速網絡進行較為頻繁地通信，節點之間具有較強的關聯性，主要部署在局域網內。在分布式計算的算法中，我們更加關注的是計算機間的通信而不是算法的步驟，因為分布式計算的通信代價比起單節點對整體性能的影響權重要大得多。
???????從以上分析可得出，分布式計算是網絡發展的產物，是由并行計算演化出的新模式：網絡并行計算。如果說并行計算為云計算奠定了理論基礎，那么分布式計算則為云計算的實現打下了堅固的網絡技術基石。
網格計算
???????網格計算是指通過利用多個獨立實體或機構中大量異構的計算機資源（處理器周期和磁盤存儲），采用統一開放的標準化訪問協議及接口，實現非集中控制式的資源訪問與協同式的問題求解，以達到系統服務質量高于其每個網格系統成員服務質量累加的總和。
???????在90年代中期，分布式計算發展到一定階段后，網格計算開始出現，其目的在于利用分散的網絡資源解決密集型計算問題。當時由于高端的計算機硬件價格不菲，研究人員試圖通過定義專門的協議機制以實現對分散異構且動態變化的網絡資源管理，以解決高端計算機才能解決的密集型運算問題。網格計算與虛擬組織的概念由此產生，它通過定義一系列的標準協議、中間件以及工具包，以實現對虛擬組織中資源的分配和調度。它的焦點在于支持跨域計算與異構資源整合的能力，這使它與傳統計算機集群或簡單分布式計算相區別。為使網格計算能夠成為類似于水電網的日常公共服務，Ian Foster提出應該定義一個在網絡中獲取計算或存儲資源的標準協議，在這一理論指導下，世界各組織設計了一系列的網格系統，如OSG、ESG、EGEE等，這些網格系統能夠按照設計人員的要求提供所需要的計算資存儲資源甚至多種數據服務與功能服務。OASIS、OGF等國際標準組織也制定了相關標準，網格計算曾一度被認為是集群計算的市場化。然而迄今為止，商業化的網格系統仍然沒有出現。過于龐大的概念、異常復雜的協議標準使得真正實現實用化的網格項目都是由國家行為推動的，如EUGrid、DataGrid、ChinaGrid、EduGrid等。然而網格計算的發展，為云計算的出現提供了基本的網絡框架支持。
云計算
???????云計算是一種由大數據存儲分析與資源彈性擴縮需求驅動的計算模式，它通過一個虛擬化、動態化、規模化的資源池為用戶提供高可用性、高效性、彈性的計算存儲資源與
數據功能服務。其具備五個關鍵特點：①基于分布式并行計算技術；②能夠實現規模化、彈性化的計算存儲；③用戶服務的虛擬化與多級化；④受高性能計算與大數據存儲驅動；⑤服務資源的動態化、彈性化。近年來云計算能夠獲得普遍關注的原因主要有以下三點：①設備存儲計算能力的提升與成本的下降，多核、多處理器技術的誕生與普及；②各行業積累了越來越多的專業數據，亟需得到有效利用；③網絡服務和Web2.0應用的廣泛使用。
從以上分析可知，在概念層次上云計算與并行計算、集群計算、網格計算、分布式計算存在交叉，正如上一節所描述的云計算不僅是從網格計算演化來的，而且網格計算還為
???????云計算提供了基本的網絡框架支持。網格計算的焦點在于計算與存儲能力的提供，而云計算更注重于資源與服務能力的抽象，這就是網格計算向云計算的演化。與分布式計算比較，云計算是一種成熟穩定的流式商業資源，它為用戶提供可量算的抽象服務就如同水電廠提供可量算的水電資源一樣便捷可靠。圖1.1顯示了云計算與其他相關概念的關系。Web2.0詮釋了面向服務的發展方向，云計算成為其中的主力；并行計算和集群計算更注重于傳統面向應用的程序設計；網格計算由于其概念的龐大與這四個領域都有交叉，從廣義的角度講，分布式計算包含了整個概念域。

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???????根據以上分析，我們可以得出這幾個概念的關系。從計算機用戶角度來講，并行計算是由單個用戶完成，分布式計算是由多用戶合作完成，網格計算是由龐大的異構計算組織完成，云計算是沒有用戶參與由另一端的彈性服務集群完成。

內容出自 信息工程大學 劉燦由 博士論文。
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的高性能计算中的并行计算、分布式计算、网格计算和云计算之间的区别与联系的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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