近年來，隨著人工智能、AI智藥等科技領域的火熱，以及阿里云、騰訊云、華為云等互聯網大廠在各種場景下的成功應用。高性能計算、云計算這類科技領域的詞匯也也逐漸進入人們的日常生活。那么，什么是云計算呢？云計算為什么這么火？云計算與高性能計算又有著什么樣的淵源?今天我們就詳細說一下云計算與高性能計算的區別與聯系。

 

在說云計算就不得不提到傳統的高性能計算，高性能計算是也就是許多人都聽說過的HPC（High Performance Computing)。傳統高性能計算的范疇是十分寬泛的，包括并行計算、分布式計算、計算機集群以及網格計算。

 

并行計算，是指一種能夠讓多條指令同時進行的計算模式。可分為時間上的并行和空間上的并行。 時間上的并行就是指流水線技術，而空間上的并行則是指用多個處理器并發的執行計算。并行計算的目的就是提供單處理器無法提供的性能（處理器能力或存儲器），使用多處理器求解單個問題。 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理論支持。

 

分布式計算，是研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結果綜合起來得到最終的結果。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。所以說，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，那么分布式計算則是云計算實現的網絡技術支持。

 

計算機集群，是指將一組松散集成的計算機軟件和/或硬件連接起來高度緊密地協作完成計算工作。簡單來說，我們可以把這一組松散的集成的計算機看作是一臺計算機。集群系統中的單個計算機被稱為節點，通常是通過局域網連接，但也有其它的可能連接方式。集群計算機通常用來改進單個計算機的計算速度和/或可靠性。

 

正常情況下，集群計算機比單個計算機（比如，工作站或超級計算機）性價比要高得多。根據組成集群系統的計算機之間體系結構是否相同，集群可分為同構與異構兩種。集群計算機按功能和結構可以分為，高可用性集群（High-availability (HA) clusters）、負載均衡集群（Loadbalancing clusters）、高性能計算集群（High-performance (HPC)clusters）、網格計算（Grid computing）。

 

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。

 

網格計算其實是分布式計算與計算機集群發展到一定階段后的產物。其目的在于利用分散的網絡資源解決密集型計算問題。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。網格計算的發展，為云計算提供了基本的網絡框架支持。

 

了解了以上傳統高性能計算的范疇，再來看云計算就很容易理解了。前面我們有說過，并行計算是云計算的理論基礎，分布式計算則為云計算的實現提供了網絡技術支持。而網格計算是對計算集群的虛擬組織。同時也為為云計算提供了基本的網絡框架支持。

 

因此，目前我們對云計算的基本定義是一致的，即云計算是并行計算、分布式計算和網格計算的發展，或者說是這些概念的商業實現。云計算不但包括分布式計算還包括分布式存儲和分布式緩存。分布式存儲又包括分布式文件存儲和分布式數據存儲。

 

總體而言，云計算具備五個關鍵特點：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。

 

云計算作為一個頗有前景的行業，不僅可以為用戶提供一種全新的體驗，而且可以將很多的異構的計算機資源協調在一起，使用戶通過網絡就可以獲取到無限的不受時間和空間限制的資源，更重要的是云計算能夠有效節約成本，這也是很多組織采用云產品的原因之一。例如，相比從前高昂的網站服務器托管價格，作為云計算的基礎設施部署，云服務器價格相對低廉且具有彈性合理的計費模式。