超級計算機是踐行超級計算理論的載體，所以有必要對其處理系統做一定的分析。高速互聯的難點在於超級計算的計算節點之間傳輸的數據量巨大，延遲要求嚴格，當互聯效率不足，就會導致數據擁堵，大幅降低超級計算整機系統效率。超級計算系統可以分為硬件系統和軟件系統兩部分。
第一，硬件系統。主要由高速運算系統、高速互連通信網絡系統、存儲系統、維護監控系統、電源系統、冷卻系統和結構組裝設計等部分組成。高速運算系統負責邏輯複雜的調度以及串行任務和並行度高的任務，可以採用同構計算（純CPU組成計算節點），也可以採用異構計算（CPU+加速器組成計算節點）；高速互連通信網絡由infiniband、高速以太網、自定製互聯機制構成，將所有計算節點連接起來，使其成為一個整體；存儲系統由內存和外存組成，負責數據交換和儲存；維護監控系統保障超級計算不死機、不出錯，畢竟每隔幾秒出一次錯，死一次機，這足以讓超級計算機的使用者精神崩潰；電源系統保證能源供應；冷卻系統幫助超級計算機降溫，防止出現超級計算機過熱而造成的不良後果；結構組裝設計是將上述系統裝載到一起，在保障性能的基礎上，實現機櫃體積最小。
第二，軟件系統。主要包括操作系統、編譯系統、並行程序開發環境、科學計算可視化系統四個重要組成部分。操作系統系統主要包括對同構技術或異構協同的支持，高效能支撐擴張，基礎服務內核，全局並行文件系統；編譯系統的功能是支持C、C++、Fortran77/90/95等編程語言，支持OpenCL、OpenMP、MPI等並行編程語言，支持編譯優化；並行程序開發環境的功能是提供一體化圖形用戶界面，支持應用程序的調試和性能分析；科學計算可視化系統由海量數據服務模塊、並行繪製與顯示模塊和可視化映射與操作模塊組成。
因此，運算系統、存儲系統、互聯繫統、操作系統、基礎庫、應用軟件，以及監繫統控、冷卻自提及電源系統等都是超級計算的重要組成部分，將CPU等同於超級計算的全部技術的說法顯然是非常不科學的。
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