時(shí)間：2023-05-30 09:15:07
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高性能計(jì)算機(jī)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
從今年7月開(kāi)始，惠普開(kāi)展了為期半年、涉及全國(guó)20個(gè)油田的高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用巡展，石油行業(yè)用戶(hù)對(duì)由刀片和集群構(gòu)建的高性能計(jì)算機(jī)非常熱衷，對(duì)這種高性能計(jì)算機(jī)所表現(xiàn)出的高性能、低能耗、易管理、易擴(kuò)展等特性贊賞有加。
無(wú)獨(dú)有偶，隨著最新一期的全球最快計(jì)算機(jī)排行榜（TOP500）于11月30日出爐，專(zhuān)家關(guān)于刀片＋集群快速增長(zhǎng)的預(yù)言成真。在TOP500中，采用刀片和集群架構(gòu)的高性能計(jì)算機(jī)數(shù)量大幅增加，成為T(mén)OP500中增長(zhǎng)最好的一種類(lèi)型。惠普入圍TOP500的系統(tǒng)中，95％是采用刀片服務(wù)器。
刀片保證投資回報(bào)
早在兩年前，就有專(zhuān)家預(yù)言：未來(lái)的2～3年內(nèi)，刀片式服務(wù)器將以其高服務(wù)器密度、敏捷式部署維護(hù)、全方位監(jiān)控管理融合、高可擴(kuò)展性與可用性，全面取代傳統(tǒng)基于機(jī)架式服務(wù)器的集群系統(tǒng)，基于刀片式服務(wù)器的集群系統(tǒng)將得到大量應(yīng)用。
事實(shí)表明，基于刀片服務(wù)器的集群系統(tǒng)的潛力正在逐漸釋放。2006年的中國(guó)TOP100排行榜顯示，超過(guò)70%的系統(tǒng)采用了集群體系結(jié)構(gòu)，而值得關(guān)注的是，其中有26套是刀片服務(wù)器集群系統(tǒng)，惠普和IBM分別占有13套和11套。在這26套系統(tǒng)中，有17套用于石油勘探，6套用于網(wǎng)絡(luò)游戲。
中國(guó)惠普有限公司副總裁，商用產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理?xiàng)钪Z礎(chǔ)認(rèn)為：過(guò)去，用戶(hù)大量采用基于PC服務(wù)器的集群系統(tǒng)，并在過(guò)去3～5年成為一個(gè)主流發(fā)展方向。不過(guò)在最近兩三年，基于刀片服務(wù)器的集群系統(tǒng)開(kāi)始大范圍推廣應(yīng)用。在中國(guó)，石油行業(yè)是采用刀片服務(wù)器最多的一個(gè)行業(yè)。
在分析形成這一趨勢(shì)的原因時(shí)，江漢油田勘探開(kāi)發(fā)研究院計(jì)算機(jī)中心的總工程師羅忠輝認(rèn)為，刀片服務(wù)器作為一種高可用高密度的低成本服務(wù)器平臺(tái)，在高密度、易擴(kuò)展和低成本方面都更適合地震資料處理等石油行業(yè)的關(guān)鍵應(yīng)用需求；同時(shí)，刀片式服務(wù)器集群節(jié)點(diǎn)密度高于傳統(tǒng)的1U機(jī)柜，占地面積更少，可以在有限的空間整合巨大的運(yùn)算能力，即使在未來(lái)增加更多的節(jié)點(diǎn)，也不需要考慮機(jī)房空間問(wèn)題；在通風(fēng)、耗電等方面，比1U機(jī)柜更適合地球物理的應(yīng)用；在密集型的高性能計(jì)算中，刀片式服務(wù)器在布線和相互連接方面比傳統(tǒng)的機(jī)架式服務(wù)器又有很大的改進(jìn)。
而楊諾礎(chǔ)認(rèn)為，石油行業(yè)在IT應(yīng)用上與大部分行業(yè)不一樣的地方是更重視投資回報(bào)，IT應(yīng)用與企業(yè)的回報(bào)率直接掛鉤，勘探的一個(gè)誤差會(huì)導(dǎo)致幾十萬(wàn)美元的成本增加。采用刀片構(gòu)建集群系統(tǒng)，可以降低風(fēng)險(xiǎn)成本，IT投資回報(bào)率比較明顯。
兩大典型應(yīng)用
在中國(guó)，高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)有十多年的歷史，用戶(hù)在選擇適合自己的系統(tǒng)上更顯理性。相比用機(jī)架式服務(wù)器構(gòu)建HPC，用刀片構(gòu)建HPC具有更多優(yōu)勢(shì)：它可以節(jié)省機(jī)柜空間，系統(tǒng)密度高；節(jié)省電力，刀片系統(tǒng)的能耗明顯比機(jī)架系統(tǒng)低；容易部署和管理，刀片采用模塊化架構(gòu)，需要就可以插入，沒(méi)有太多的線纜，都在機(jī)架內(nèi)完成；集成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可以配置10G光纖通道與Infiniband等。
在中國(guó)石油行業(yè)，兩大基于刀片的集群系統(tǒng)廣受好評(píng)。第一個(gè)集群系統(tǒng)是部署在大慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院的刀片服務(wù)器集群地震資料處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用惠普開(kāi)發(fā)出的刀片服務(wù)器架構(gòu)，集成了692臺(tái)惠普第三代服務(wù)器產(chǎn)品――HP BL20PG3、HP DL380G3和HP DL580G3三種服務(wù)器，選用了1432個(gè)Intel 至強(qiáng)CPU，其峰值浮點(diǎn)計(jì)算能力超過(guò) 9.8萬(wàn)億次，位居中國(guó)刀片服務(wù)器集群系統(tǒng)榜首，是國(guó)內(nèi)處理規(guī)模最大的地震資料處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)用于大慶探區(qū)地震資料的高分辨目標(biāo)處理和疊前偏移處理，使大慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院具備了二維地震資料目標(biāo)處理2萬(wàn)公里、三維疊前偏移處理1萬(wàn)平方公里的年處理能力。
刀片服務(wù)器集群系統(tǒng)采用惠普的刀片服務(wù)器架構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)由常規(guī)計(jì)算節(jié)點(diǎn)、偏移計(jì)算節(jié)點(diǎn)、管理節(jié)點(diǎn)、I/O節(jié)點(diǎn)、核心交換網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)組成，并安裝了Redhat Linux AS 3.5版本操作系統(tǒng)、CMU和SIM集群管理及監(jiān)控等系統(tǒng)軟件，利用惠普公司開(kāi)發(fā)的iLO高級(jí)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集群的遠(yuǎn)程管理。常規(guī)計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用200多臺(tái)HP ProLiant BL20pG3刀片服務(wù)器，千兆網(wǎng)絡(luò)端口直聯(lián)，安裝在6個(gè)機(jī)柜中。HP ProLiant BL20pG3采用2個(gè)Intel 至強(qiáng)3.4 GHz DP處理器。而偏移計(jì)算節(jié)點(diǎn)則采用400多臺(tái)HP ProLiant BL20pG3。
另一個(gè)典型系統(tǒng)部署在中國(guó)地球物理界最大的專(zhuān)業(yè)服務(wù)公司――中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司研究院大港分院。大港分院采用了HP高性能計(jì)算集群系統(tǒng)，以HP刀片式服務(wù)器作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二維常規(guī)處理12000公里、三維常規(guī)處理6000平方公里、迭前偏移處理3000平方千米的年處理能力，使大港分院地震資料處理能力和處理水平大幅度提升。
大港分院選用了由HP提供的包括硬件和軟件在內(nèi)的整套高性能計(jì)算方案，包括119個(gè)HP ProLiant BL20P節(jié)點(diǎn)、14個(gè)基于Intel至強(qiáng)處理器ProLiant DL380G2作為I/O節(jié)點(diǎn)，以集群技術(shù)組成超級(jí)并行計(jì)算機(jī)作為地震資料處理的主機(jī)系統(tǒng)，共131個(gè)節(jié)點(diǎn)，262個(gè)處理器，整體計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)計(jì)算達(dá)1.4萬(wàn)億次/秒。
在整套系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)包括：I/O節(jié)點(diǎn)采用主頻為3.06Hhz的HP ProLiant DL380G2 2U機(jī)架式服務(wù)器，計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用主頻為2.8Hhz的HP ProLiant BL20pG2刀片式服務(wù)器，監(jiān)控分發(fā)節(jié)點(diǎn)采用HP ProLiant DL380G2 2U機(jī)架式服務(wù)器，物理節(jié)點(diǎn)采用HP ProLiant DL360 1U機(jī)架式服務(wù)器，互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用HP ProCurve Switch 高性能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，每套PC-Cluster計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，一個(gè)為高性能的千兆以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)信息，一個(gè)為10/100快速以太網(wǎng)傳輸管理控制信息；存儲(chǔ)系統(tǒng)采用HP Smart Array機(jī)群陣列盤(pán)柜。
管理和服務(wù)最被看重
那么，用戶(hù)選擇刀片的標(biāo)準(zhǔn)是什么？江漢油田勘探開(kāi)發(fā)研究院計(jì)算中心總工程師羅中輝指出，用戶(hù)最看重的是管理和服務(wù)。大港分院副總工程師兼計(jì)算機(jī)服務(wù)中心主任張武斌也認(rèn)為，以刀片服務(wù)器為節(jié)點(diǎn)的高性能集群系統(tǒng)試運(yùn)行以來(lái)，最大的感覺(jué)之一就是系統(tǒng)管理方便了。HP提供的集群系統(tǒng)管理軟件Cluster Management Utility管理功能全面，還具有遠(yuǎn)程管理特性，使用戶(hù)能夠在任何終端管理集群系統(tǒng)，查看機(jī)器的運(yùn)行狀況。“現(xiàn)在，我們?cè)谧约旱霓k公室里就可以管理這套系統(tǒng)，不必再跑到機(jī)房了，非常便捷。”
集群系統(tǒng)管理軟件Cluster Management Utility（CMU）是一個(gè)Beowulf Cluster系統(tǒng)環(huán)境下的管理軟件，它提供了友好的圖形用戶(hù)界面。比如，CMU使用了RILOE板并集成了iLO的特性，使遠(yuǎn)程文本控制臺(tái)在服務(wù)器的所有狀態(tài)下均可遠(yuǎn)程控制服務(wù)器電源。無(wú)論服務(wù)器處于何種狀態(tài)，遠(yuǎn)程BIOS設(shè)置借助獨(dú)立于CMU的WEB瀏覽器，遠(yuǎn)程訪問(wèn)圖形控制臺(tái)。由于CMU具有將一個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)磁盤(pán)分區(qū)克隆到其他集群節(jié)點(diǎn)的能力，能夠避免對(duì)集群中各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)安裝或配置所帶來(lái)的耗時(shí)、費(fèi)力的工作，這一特性使大港分院能夠在3天內(nèi)就完成了集群系統(tǒng)的安裝。
近日，由中科曙光牽頭的“E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)原型系統(tǒng)研制”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在京召開(kāi)，標(biāo)志著在國(guó)家“十三五”高性能計(jì)算專(zhuān)項(xiàng)課題中，唯一一項(xiàng)由企業(yè)牽頭的E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)項(xiàng)目正式進(jìn)入系統(tǒng)研制階段，我國(guó)高性能計(jì)算系統(tǒng)的整體研制能力即將踏上新的征程。
E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)是指每秒可進(jìn)行百億億次計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)，被全世界公認(rèn)為“超級(jí)計(jì)算機(jī)界的下一頂皇冠”，是各國(guó)競(jìng)相角逐的戰(zhàn)略“制高點(diǎn)”。目前，美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)都提出了自己的E級(jí)超算研發(fā)計(jì)劃。在我國(guó)“十三五”高性能計(jì)算專(zhuān)項(xiàng)課題中，中科曙光、國(guó)防科技大學(xué)以及江南計(jì)算技術(shù)研究所同時(shí)獲批牽頭E級(jí)高性能計(jì)算的原型系統(tǒng)研制項(xiàng)目，形成了中國(guó)E級(jí)高性能計(jì)算“三頭并進(jìn)”的局面。
十多年來(lái)，曙光一直專(zhuān)注并致力于高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)，讓世界見(jiàn)證了“中國(guó)速度”。曙光公司和中科院計(jì)算所先后研制完成了從曙光1號(hào)到曙光6000共7代高性能計(jì)算機(jī)，掌握了高性能計(jì)算機(jī)HPP體系結(jié)構(gòu)、高效能刀片服務(wù)器、3D-Torus網(wǎng)絡(luò)、高性能網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、大規(guī)模并行存儲(chǔ)等一系列核心技術(shù)并逐步實(shí)現(xiàn)了高性能計(jì)算系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化，具有強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，為中國(guó)高端計(jì)算機(jī)依靠進(jìn)口的局面畫(huà)上了休止符，讓中國(guó)躍入高性能計(jì)算機(jī)世界強(qiáng)國(guó)之列。
據(jù)中科曙光公司總裁歷軍介紹，E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)原型系統(tǒng)研制項(xiàng)目將緊密?chē)@“高性能計(jì)算”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的總體目標(biāo)，面向國(guó)家戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)重大挑戰(zhàn)性的應(yīng)用需求，將E級(jí)高性能計(jì)算技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，深入支撐深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用。
科技部高技術(shù)中心高級(jí)項(xiàng)目主管談儒云認(rèn)為，此次項(xiàng)目啟動(dòng)將涉及計(jì)算系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、存儲(chǔ)架構(gòu)、系統(tǒng)軟件、冷卻系統(tǒng)、應(yīng)用支撐等多方面研究方案，不僅要在能效等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，更要面臨生態(tài)環(huán)境、可靠性、應(yīng)用編程、存儲(chǔ)、多領(lǐng)域應(yīng)用的融合等多方面挑戰(zhàn)。E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)的建設(shè)，代表著我國(guó)高性能計(jì)算系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)質(zhì)的突破和性能的綜合提升。
中國(guó)電力科學(xué)研究院周孝信院士表示，E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)的研制，有望進(jìn)一步提高研究人員、工程師、科學(xué)家建模與仿真等研究的水平，有助于解決電力行業(yè)的挑戰(zhàn)性問(wèn)題。
“包括E級(jí)高性能計(jì)算技術(shù)在內(nèi)，所有的技術(shù)都應(yīng)該為應(yīng)用服務(wù)。”中科曙光歷軍表示，如果高性能計(jì)算機(jī)只應(yīng)用于傳統(tǒng)科研領(lǐng)域，無(wú)法進(jìn)入大眾市場(chǎng)，將難以推動(dòng)我國(guó)其他行業(yè)快速發(fā)展。以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)的曙光E級(jí)高性能計(jì)算系統(tǒng)，將為國(guó)家科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供基礎(chǔ)設(shè)施保障，推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、信息化行業(yè)發(fā)展等。
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關(guān)鍵詞：高性能計(jì)算機(jī)；計(jì)算速度；高端計(jì)算
高性能計(jì)算機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，是國(guó)家信息化建設(shè)的根本保證。發(fā)展高性能計(jì)算機(jī)，可以帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展進(jìn)步、國(guó)防建設(shè)與國(guó)家安全等方面一系列的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，促進(jìn)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
1高性能計(jì)算機(jī)與大眾生活息息相關(guān)
高性能計(jì)算機(jī)一般都和科學(xué)研究聯(lián)系在一起，小到原子結(jié)構(gòu)的分析，大到宇宙起源模擬，到處都需要高性能計(jì)算機(jī)。但是，高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用決不僅限于此。在和人民大眾生活息息相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，我們都可以看到高性能計(jì)算機(jī)的身影：
1.1對(duì)新藥研制的促進(jìn)。
在與疾病作斗爭(zhēng)的過(guò)程中，我們需要新的藥品。研制一種新藥從化合物篩選到臨床試驗(yàn)，一般需要1O到15年的時(shí)間。在化合物篩選階段，對(duì)于數(shù)十萬(wàn)種化合物，用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段，篩選出有效的化合物需要花費(fèi)大量資金購(gòu)買(mǎi)化合物，需要幾年的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而且篩選的范圍受到金錢(qián)和時(shí)間限制，難以得到最佳的結(jié)果。現(xiàn)在使用高性能計(jì)算機(jī)這個(gè)工具，以計(jì)算機(jī)模擬的手段，科學(xué)家可以在較短的時(shí)間內(nèi)從幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)種化合物中篩選出有效的藥物化合物，這不僅節(jié)省了購(gòu)買(mǎi)真實(shí)化合物的大量資金，而且大大縮短了藥物研發(fā)的周期。
1.2對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的影響。
在網(wǎng)絡(luò)日益普及的今天，我們已經(jīng)漸漸習(xí)慣于從網(wǎng)上獲得信息和服務(wù)，但是同時(shí)也經(jīng)常為服務(wù)響應(yīng)速度的遲緩而煩惱。要面對(duì)數(shù)千萬(wàn)、數(shù)億用戶(hù)的訪問(wèn)請(qǐng)求，服務(wù)器必須有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐和處理能力。這又是高性能計(jì)算機(jī)發(fā)揮作用的舞臺(tái)。高性能服務(wù)器每秒種可以處理數(shù)千萬(wàn)乃至數(shù)億次服務(wù)請(qǐng)求，及時(shí)提供用戶(hù)所需要的信息和服務(wù)，保證服務(wù)質(zhì)量。
1.3對(duì)制造業(yè)的推動(dòng)。
我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，高性能計(jì)算在制造業(yè)的廣泛使用，不僅可以幫助工程師在設(shè)計(jì)階段更科學(xué)地計(jì)算材料強(qiáng)度，更合理地選擇和使用材料，設(shè)計(jì)出更符合空氣和流體動(dòng)力學(xué)原理和人體工程的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外形，而且可以在仿真基礎(chǔ)上全面規(guī)劃整個(gè)制造過(guò)程，有效提高產(chǎn)品制造的質(zhì)量和產(chǎn)量。高性能計(jì)算的全數(shù)字化設(shè)計(jì)制造環(huán)境在縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、節(jié)能降耗、降低污染、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面的作用不可限量。
2國(guó)內(nèi)外高端計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀
2.1國(guó)內(nèi)高端計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制開(kāi)始于20世紀(jì)70年代中后期，大體經(jīng)歷了3個(gè)主要發(fā)展階段：第一階段從70年代中后期到80年代中期，主要以研制大型向量系統(tǒng)為主(以銀河I為代表)；第二階段從80年代中后期到90年代末，主要以研制大規(guī)模并行系統(tǒng)為主(以神威I為代表)；第三階段從90年代中期起，主要以研制大規(guī)模機(jī)群系統(tǒng)為主(以曙光機(jī)為代表)。目前，參與高端計(jì)算機(jī)研制的單位已經(jīng)從科研院所發(fā)展到企業(yè)界。
進(jìn)入新世紀(jì)，隨著研制高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)被攻克(尤其是機(jī)群技術(shù))，我國(guó)自行研制的高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已開(kāi)始形成自己的品牌系列和一定的市場(chǎng)規(guī)模，其發(fā)展呈現(xiàn)星火燎原之勢(shì)頭。近兩年，隨著“神威”、“銀河”、“曙光”、“深騰”、“天梭”等一批知名產(chǎn)品的出現(xiàn)，使我國(guó)成為繼美、日之后第三個(gè)具備高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制能力的國(guó)家，被譽(yù)為世界未來(lái)高端計(jì)算市場(chǎng)的“第三股力量”。
根據(jù)中國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)學(xué)軟件分會(huì)20__年11月份公開(kāi)的20__年中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)TOP100排行榜最新統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總計(jì)算能力在19.56TF/s峰值左右。
2.2國(guó)外高端計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀
21世紀(jì)，高端計(jì)算技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義。以美國(guó)和日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)。根據(jù)全球?qū)嵱贸?jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)最新排行榜的統(tǒng)計(jì)分析，目前國(guó)際上已經(jīng)有242臺(tái)系統(tǒng)的Linpack實(shí)測(cè)性能超過(guò)1萬(wàn)億次/秒(20__年12月前只有131臺(tái))；500強(qiáng)系統(tǒng)的總性能為813TF/(20__年12月前為528TF/s)；排行榜中“最慢”系統(tǒng)(第500臺(tái)機(jī)器)的速度為624GF/s(20__年12月前為40314GF/s)；現(xiàn)在500強(qiáng)系統(tǒng)的主流結(jié)構(gòu)是Cluster，Constellations和MPP三種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。所有系統(tǒng)分布在世界上35個(gè)國(guó)家和地區(qū)，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家占了80的計(jì)算資源，其中僅美國(guó)就安裝了255臺(tái)，占總性能的56；并且500臺(tái)系統(tǒng)中的91是由美國(guó)制造的，所有這些數(shù)據(jù)均表明美國(guó)在高端計(jì)算機(jī)的使用和生產(chǎn)方面仍然保持著絕對(duì)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
3高端計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外高端計(jì)算系統(tǒng)今后的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)是計(jì)算速度為十萬(wàn)億次/秒左右的系統(tǒng)，中期目標(biāo)是百萬(wàn)億次秒，長(zhǎng)期目標(biāo)是千萬(wàn)億次/秒甚至更高。未來(lái)國(guó)際高端計(jì)算的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：
3.1超級(jí)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)格計(jì)算2種實(shí)現(xiàn)形態(tài)共存
高端計(jì)算應(yīng)用的多樣性導(dǎo)致了高端計(jì)算實(shí)現(xiàn)形態(tài)的多樣性。居高端計(jì)算霸主地位的美國(guó)不斷加大投入，研制面向科學(xué)研究應(yīng)用的尖端超級(jí)計(jì)算機(jī)；受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的推動(dòng)，網(wǎng)格計(jì)算作為無(wú)縫集成的協(xié)同計(jì)算環(huán)境，又稱(chēng)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)，會(huì)得到進(jìn)一步重視。目前，美、日等國(guó)政府和研究單位在這兩方向都有相應(yīng)的資金投入和具體規(guī)劃。未來(lái)高端計(jì)算系統(tǒng)一定是網(wǎng)格中的重要計(jì)算資源，它需要適應(yīng)網(wǎng)格環(huán)境的計(jì)算模式、編程型、開(kāi)發(fā)運(yùn)行和管理系統(tǒng)等；網(wǎng)格技術(shù)也將是未獲取高端計(jì)算能力的優(yōu)良環(huán)境，二者將互為補(bǔ)充。
3.2從高性能計(jì)算走向高效能計(jì)算
隨著高性能計(jì)算向高效能服務(wù)轉(zhuǎn)變，超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)追求的目標(biāo)也將從/高性能走向“高效能”。按美國(guó)DARP
AHPCS計(jì)劃說(shuō)明，Highproductivity的綜合含義是指提高超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算性能、可編程性、可移植性和魯棒性，同時(shí)努力降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行及維護(hù)成本。HPCS計(jì)劃表明，超級(jí)計(jì)算機(jī)要想保持快速發(fā)展勢(shì)頭，必須要有本質(zhì)的變化，即必須采用先進(jìn)技術(shù)，平衡各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可靠性、高可用性、高可維性、高安全性和低功耗。4高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展任重道遠(yuǎn)
高性能計(jì)算機(jī)的制造是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，提高計(jì)算機(jī)的性能有許多關(guān)鍵問(wèn)題有待解決。盡管我國(guó)已經(jīng)能夠制造十萬(wàn)億次級(jí)的高性能計(jì)算機(jī)，但是高性能計(jì)算的整體水平比起美國(guó)、日本和歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大的差距。當(dāng)前制約我國(guó)高性能計(jì)算發(fā)展的主要因素有：
4.1核心技術(shù)不足
我國(guó)制造的高性能計(jì)算機(jī)在核心技術(shù)上雖有不少突破，但仍然在很大程度上依賴(lài)于國(guó)外。在高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)上投入的研究經(jīng)費(fèi)和研究力量不足，阻礙我國(guó)在該領(lǐng)域的創(chuàng)新。
4.2人才不足
高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用目標(biāo)往往是解決綜合性、系統(tǒng)性的復(fù)雜問(wèn)題，涉及多個(gè)領(lǐng)域。開(kāi)發(fā)一個(gè)好的高性能計(jì)算應(yīng)用涉及應(yīng)用問(wèn)題抽象、模型建立、并行算法研究、并行程序?qū)崿F(xiàn)、應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證等多個(gè)階段，需要熟悉應(yīng)用和計(jì)算的多面手型人才，需要不同學(xué)科、不同技術(shù)背景的人員的密切合作。而我國(guó)高校目前的專(zhuān)業(yè)劃分難以培養(yǎng)既熟悉先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，又熟悉應(yīng)用領(lǐng)域問(wèn)題的人才，以至于這類(lèi)人才奇缺。不同學(xué)科的科技人員之間的交流和合作機(jī)制又不健全，造成懂高性能計(jì)算機(jī)的人不懂應(yīng)用，而了解應(yīng)用的人又不知道如何用高性能計(jì)算的方法來(lái)解決問(wèn)題的局面。
4.3應(yīng)用軟件匱乏
我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)存在的重硬件、輕軟件的現(xiàn)象在高性能計(jì)算領(lǐng)域格外突出，影響更大。對(duì)于高性能計(jì)算機(jī)而言，缺乏合適的應(yīng)用軟件就根本無(wú)法開(kāi)展相應(yīng)的應(yīng)用，也無(wú)法吸引用戶(hù)來(lái)使用高性能計(jì)算機(jī)。高性能計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用軟件專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)應(yīng)用部門(mén)每年都花費(fèi)大量經(jīng)費(fèi)，采購(gòu)應(yīng)用軟件，但是這種采購(gòu)一般是分散進(jìn)行的，缺少相互協(xié)調(diào)，因此國(guó)家整體布局還不盡合理，有些軟件多個(gè)部門(mén)重復(fù)采購(gòu)，而另一些急需的軟件又沒(méi)人購(gòu)買(mǎi)。
4.4資源分布不均勻
國(guó)內(nèi)高性能計(jì)算機(jī)主要分布在科研院所、大學(xué)以及石油勘探、氣象預(yù)報(bào)等應(yīng)用部門(mén)，地域分布也不均勻。資源分布的不均勻和資源訪問(wèn)的困難，使得不少高性能計(jì)算的潛在用戶(hù)放棄了應(yīng)用的打算。在經(jīng)濟(jì)效益不夠好的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)尤其如此。這種資源分布的不均勻性一方面使需要資源的用戶(hù)難以獲得資源，另一方面也造成寶貴資源的閑置和浪費(fèi)。
我國(guó)的高性能計(jì)算事業(yè)必須走可持續(xù)均衡發(fā)展的道路。高性能計(jì)算是昂貴的，不僅有設(shè)備的初始投入，而且有場(chǎng)地條件、電力消耗、運(yùn)行維護(hù)和人員隊(duì)伍建設(shè)等多種費(fèi)用。因此，一定要切實(shí)從應(yīng)用需求出發(fā)，大力促進(jìn)應(yīng)用的進(jìn)步，以此推動(dòng)高性能計(jì)算的發(fā)展。強(qiáng)調(diào)應(yīng)用需求牽引并不是忽視技術(shù)的推動(dòng)作用。技術(shù)的進(jìn)步可以創(chuàng)造新的應(yīng)用，調(diào)動(dòng)新的應(yīng)用需求。網(wǎng)格以其資源共享、協(xié)同工作的固有能力和網(wǎng)格服務(wù)的形式，支持用戶(hù)共享使用Internet中的各類(lèi)資源；網(wǎng)格允許用戶(hù)克服地理的障礙，更便捷地獲得高性能計(jì)算的能力；網(wǎng)格簡(jiǎn)化高性能計(jì)算機(jī)的使用方式，使更多的普通用戶(hù)能夠利用高性能計(jì)算機(jī)的能力去解決過(guò)去難以解決的問(wèn)題，擴(kuò)大了高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍。需要強(qiáng)調(diào)的是，高性能計(jì)算的技術(shù)創(chuàng)新有賴(lài)于國(guó)家持續(xù)的支持，以保證足夠的研究經(jīng)費(fèi)和一支高水平精干的研究隊(duì)伍。高性能計(jì)算人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的艱巨任務(wù)，不僅要通過(guò)改革高校的學(xué)科劃分和專(zhuān)業(yè)設(shè)置來(lái)加強(qiáng)高性能計(jì)算復(fù)合型人才的培養(yǎng)，還要通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，培養(yǎng)和鍛煉各個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域熟悉高性能計(jì)算的人才，只有這樣才能真正保證高性能計(jì)算及應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]中國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)學(xué)軟件分會(huì).中國(guó)TOP100制造商分析[EB/OL]..com/,20__,11.
關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；應(yīng)用
近年來(lái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜性越來(lái)越強(qiáng)，尤其是高性能計(jì)算機(jī)在性能不斷強(qiáng)化的同時(shí)規(guī)模與部件也在不斷增多，因此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理以及使用困難性也不斷增高。因此虛擬化技術(shù)被應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，解決了高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在應(yīng)用和管理各種問(wèn)題。本文從虛擬化技術(shù)應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)論述虛擬化技術(shù)給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)的革命性意義。
1 虛擬化技術(shù)概述
虛擬化技術(shù)誕生于上世紀(jì)60、70年代，主要用來(lái)支持計(jì)算機(jī)高層軟件以便為用戶(hù)提供更多的軟件應(yīng)用環(huán)境。隨著科技的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及以及操作系統(tǒng)功能的發(fā)展，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)功能越來(lái)越強(qiáng)，而計(jì)算機(jī)的安全性卻越來(lái)越差。研究人員通過(guò)借助虛擬化技術(shù)解決計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題。虛擬化技術(shù)是指的是將不同的計(jì)算機(jī)的運(yùn)行程序全部置于虛擬機(jī)上并運(yùn)行，因?yàn)樘摂M機(jī)之間具有隔離性，從而使得各計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全性得到提高[1]。
2 虛擬化技術(shù)在高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
目前，虛擬化技術(shù)應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)最主要是用于整合異構(gòu)資源。這一點(diǎn)Cray公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了具有智能性的自適應(yīng)超級(jí)計(jì)算技術(shù)[2]。同時(shí)已經(jīng)有不少研究開(kāi)始將虛擬化技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)容錯(cuò)和虛擬環(huán)境的構(gòu)建中，這種設(shè)想主要是通過(guò)借助虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)提高編程模型當(dāng)中的抽象層次達(dá)到減少系統(tǒng)出錯(cuò)的目的。另外虛擬化技術(shù)中預(yù)測(cè)性能的高效性可以促進(jìn)現(xiàn)代碼的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。
3 虛擬化技術(shù)在高能計(jì)算機(jī)應(yīng)用存在的問(wèn)題
3.1 開(kāi)銷(xiāo)費(fèi)用問(wèn)題
傳統(tǒng)的服務(wù)器使用虛擬化技術(shù)會(huì)帶來(lái)另外的開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。特權(quán)運(yùn)行模式使得Guest OS在運(yùn)行過(guò)程中陷入虛擬機(jī)中，從而導(dǎo)致設(shè)備訪問(wèn)時(shí)間增長(zhǎng)，這就與高性能計(jì)算機(jī)的要求恰好相反。因此將虛擬化技術(shù)用于高性能計(jì)算機(jī)中必須進(jìn)行虛擬機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)真正的系統(tǒng)的優(yōu)化[3]。
3.2 虛擬機(jī)協(xié)同問(wèn)題
高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用虛擬化技術(shù)較傳統(tǒng)的服務(wù)器更為復(fù)雜，不能僅停留在對(duì)服務(wù)器底層硬件設(shè)備的抽象上。尤其是具有多維異構(gòu)的計(jì)算機(jī)需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立虛擬機(jī)，因此在高性能計(jì)算機(jī)中使用虛擬化技術(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)虛擬機(jī)需要進(jìn)行協(xié)同才能構(gòu)成龐大的互聯(lián)系統(tǒng)。這還需要相關(guān)研究人員對(duì)協(xié)同機(jī)制進(jìn)行研究。
3.3 虛擬內(nèi)存的問(wèn)題
只有一次性的部署上千個(gè)虛擬內(nèi)存才能支持計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的發(fā)展，這與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)區(qū)別較大，如此龐大的虛擬內(nèi)存如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的部署、采用較低的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較快的開(kāi)動(dòng)虛擬內(nèi)存以及如何進(jìn)行虛擬內(nèi)存管理是高性能計(jì)算機(jī)必須解決的問(wèn)題。
3.4 系統(tǒng)兼容性問(wèn)題
虛擬化技術(shù)使用后會(huì)對(duì)高性能計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行抽象，這種改變將會(huì)變更計(jì)算機(jī)用戶(hù)能見(jiàn)資源的組織形態(tài)，導(dǎo)致用戶(hù)無(wú)法適應(yīng)虛擬化的使用要求。這要求研究人員研制出編譯器、并行函數(shù)等編程模型。
4 虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用趨勢(shì)
4.1 構(gòu)建專(zhuān)門(mén)的虛擬環(huán)境
高性能計(jì)算機(jī)之所以功能強(qiáng)大與其運(yùn)行環(huán)境具有較大的影響，因此運(yùn)行環(huán)境的不同對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行具有一定程度的影響。研究人員借助虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在小規(guī)模的系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)出龐大的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序在最佳的環(huán)境中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的便捷操作。同時(shí)借助虛擬化技術(shù)能夠?yàn)楦咝阅苡?jì)算機(jī)研發(fā)特殊的支持，如虛擬機(jī)可以對(duì)虛擬內(nèi)存進(jìn)行多個(gè)虛擬內(nèi)存進(jìn)行通信狀態(tài)的監(jiān)控，從而再次強(qiáng)化高性能計(jì)算機(jī)功能。
4.2 實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源的重組
計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展正逐步向異構(gòu)方向發(fā)展。只有克服異構(gòu)系統(tǒng)的管理和使用問(wèn)題才能切實(shí)發(fā)揮虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。采用虛擬化技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件資源進(jìn)行抽象從而達(dá)到隱藏異構(gòu)性的目的，實(shí)現(xiàn)一個(gè)客戶(hù)在同一的環(huán)境中使用異構(gòu)系統(tǒng)。
4.3 強(qiáng)化系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性
高性能計(jì)算機(jī)在規(guī)模上將會(huì)越來(lái)越大，計(jì)算機(jī)部件的復(fù)雜性也在不斷增強(qiáng)，發(fā)生故障的可能性也在不斷增大。但是使用虛擬化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存的隔離，這就是說(shuō)如果某一軟件操作錯(cuò)誤影響的僅有一個(gè)虛擬內(nèi)存，同時(shí)通過(guò)虛擬內(nèi)存的遷移作用可以快速恢復(fù)正在運(yùn)行的程序，防止程序的中斷。
4.4 增強(qiáng)系統(tǒng)安全性
虛擬化技術(shù)之所以被用于高性能計(jì)算機(jī)主要目的之一就是為了提高系統(tǒng)的安全性。虛擬機(jī)對(duì)加載的虛擬內(nèi)存以及應(yīng)用程序進(jìn)行可信度檢查，進(jìn)行病毒掃描，確保虛擬內(nèi)存運(yùn)行的正確性，這樣可以有效增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性。
5 結(jié)語(yǔ)
虛擬化技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)服務(wù)器中，虛擬技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使其更好的應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)或其他領(lǐng)域，從而不斷擴(kuò)大虛擬化技術(shù)對(duì)人類(lèi)的作用，促進(jìn)人類(lèi)文明的發(fā)展。
[參考文獻(xiàn)]
軟件成焦點(diǎn)
“高性能計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)，不在計(jì)算機(jī)本身，而是在應(yīng)用和軟件上。” 中科院網(wǎng)絡(luò)信息中心超級(jí)計(jì)算中心主任遲學(xué)斌如是說(shuō)。只有當(dāng)計(jì)算機(jī)硬件、軟件和自然科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用完美結(jié)合起來(lái)，才能將高性能計(jì)算的功效發(fā)揮到極致。
硬件技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)超級(jí)計(jì)算走向高端計(jì)算，軟件技術(shù)的緩慢發(fā)展則阻止了高端計(jì)算走向應(yīng)用。用戶(hù)并行編程能力還有待提高，并行編程要達(dá)到良好的可編程性，必須解決結(jié)構(gòu)性、通用性和可移植性問(wèn)題。
中科院軟件所并行計(jì)算研究中心副主任張?jiān)迫獜?qiáng)調(diào)：“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言要跟上機(jī)器的發(fā)展，處理器增加以后，可靠性問(wèn)題凸顯，除了硬件，在程序設(shè)計(jì)上也要考慮可靠性。”
系統(tǒng)功耗過(guò)大是障礙
“500萬(wàn)～600萬(wàn)元的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一年下來(lái)的電費(fèi)就要60萬(wàn)～70萬(wàn)元，真快成買(mǎi)得起用不起了。” 清華大學(xué)高性能計(jì)算機(jī)中心主任鄭緯民提出了功耗這一嚴(yán)峻的問(wèn)題。這不僅是對(duì)硬件制造商的挑戰(zhàn)，也對(duì)軟件設(shè)計(jì)人員編制低功耗運(yùn)行代碼提出了更高的要求。合理處理好這一問(wèn)題，就能把挑戰(zhàn)變成商機(jī)。
深化行業(yè)應(yīng)用是關(guān)鍵
來(lái)自氣象、石油、航空等領(lǐng)域的專(zhuān)家也暢談了自己在應(yīng)用方面的需求。“預(yù)計(jì)到2010年，氣象方面的需求將達(dá)到千萬(wàn)億次。” 國(guó)家氣象局高性能計(jì)算機(jī)室高工洪文董介紹。中國(guó)氣象局的高性能科學(xué)計(jì)算環(huán)境為大氣科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、計(jì)劃和業(yè)務(wù)提供科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)管理的資源平臺(tái)。目前，中國(guó)氣象局高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用中心擁有以神威Ⅰ系統(tǒng)、神威新世紀(jì)集群系統(tǒng)、IBM SP系統(tǒng)、IBM高性能計(jì)算機(jī)為代表的一批國(guó)內(nèi)一流的高性能計(jì)算資源。洪文董說(shuō)：“硬件是一流的，但是用戶(hù)關(guān)心的是軟件應(yīng)用，如何能夠讓設(shè)備的運(yùn)行效率最高，這才是關(guān)鍵問(wèn)題。另一個(gè)問(wèn)題就是如何改造現(xiàn)有程序以適應(yīng)多核并行應(yīng)用。”
中石化集團(tuán)公司信息管理部吳正宏教授也詳細(xì)闡述了高性能計(jì)算在分子模擬、流程模擬等方面的應(yīng)用。“以前用15年才能算出地下是什么情況，現(xiàn)在已經(jīng)縮短到用小時(shí)計(jì)算了。”在提到高性能計(jì)算軟件的時(shí)候，吳正宏教授道出了自己的憂(yōu)慮：“國(guó)產(chǎn)的軟件還不成規(guī)模，區(qū)域適應(yīng)性較差，但在使用國(guó)外軟件時(shí)面臨兩大問(wèn)題：首先是價(jià)格昂貴，其次是應(yīng)用受限。在投標(biāo)國(guó)際性的大項(xiàng)目時(shí)，有的國(guó)外廠商會(huì)限制軟件使用范圍，使競(jìng)爭(zhēng)力被很大削弱。”
如何深化高性能計(jì)算在行業(yè)中的應(yīng)用，由誰(shuí)來(lái)開(kāi)發(fā)并行計(jì)算軟件，成了這次會(huì)議的一個(gè)熱點(diǎn)話(huà)題。中科院軟件所并行計(jì)算研究中心副主任張?jiān)迫岬搅擞?jì)算科學(xué)的概念，這一專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的人才本身具有較好的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，畢業(yè)后具有從事科學(xué)研究、解決實(shí)際問(wèn)題及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)有關(guān)軟件的能力。而目前我國(guó)一些院校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了相關(guān)專(zhuān)業(yè)，面向特定行業(yè)招收特定的學(xué)員。只是目前還比較匱乏。但毫無(wú)疑問(wèn)，計(jì)算科學(xué)是解決和學(xué)科建設(shè)相關(guān)的復(fù)合型人材問(wèn)題的關(guān)鍵。
并行時(shí)代將到來(lái)
在國(guó)內(nèi)，高性能計(jì)算不僅在石油、氣象、生物、科研、國(guó)防等科學(xué)工程計(jì)算領(lǐng)域扮演著重要的角色，而且在教育、商業(yè)、企業(yè)、政府等信息服務(wù)領(lǐng)域也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2008年，全球高性能計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)容量將達(dá)到76億美元。
10月28日,我國(guó)IT產(chǎn)業(yè)一個(gè)歷史性時(shí)刻到來(lái)了:在2010年全國(guó)高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)上的“2010中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)性能百?gòu)?qiáng)排行榜”中,國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河一號(hào)”高性能計(jì)算機(jī)以每秒2507萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算的實(shí)測(cè)性能和每秒4700萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算的峰值性能位居榜首。
這是一次自我超越。國(guó)防科大對(duì)安裝在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心的“天河一號(hào)”一期工程進(jìn)行優(yōu)化升級(jí),以實(shí)測(cè)性能提高了4.45倍和峰值性能提高3.89倍的成績(jī),蟬聯(lián)了我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)百?gòu)?qiáng)第一名。
這也是群體性跨越。國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)在全國(guó)高性能計(jì)算機(jī)百?gòu)?qiáng)前10名的數(shù)量從5年前的兩個(gè),增加到去年的4個(gè),再到今年的7個(gè);最好成績(jī)從5年前的第2名,提高到去年包攬前3名,再到今年包攬了前7名。從性能統(tǒng)計(jì)上看,國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)在百?gòu)?qiáng)中所占的份額從去年的59.31%大幅提高到了81.08%。
這還是一次歷史性跨越。Cray公司為美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制的“美洲虎”系統(tǒng),以每秒1759萬(wàn)億次的實(shí)測(cè)性能和每秒2331萬(wàn)億次的峰值性能,位居今年6月公布的最新的“全球高性能計(jì)算500強(qiáng)”排名榜榜首。而“天河一號(hào)”的實(shí)測(cè)與峰值性能分別是“美洲虎”系統(tǒng)的1.43倍和2.02倍。參加全國(guó)高性能計(jì)算年會(huì)的國(guó)際權(quán)威人士表示,“天河一號(hào)”的性能在今年年底的“全球高性能計(jì)算500強(qiáng)”中位居榜首已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題。
在對(duì)“天河一號(hào)”一期系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化中,國(guó)防科大將計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間擔(dān)負(fù)高速通信任務(wù)的互聯(lián)芯片全部替換為國(guó)防科大自主研發(fā)的芯片,其性能是目前國(guó)際市場(chǎng)上商用芯片的兩倍,從而為“天河一號(hào)”數(shù)倍性能的提升奠定了基礎(chǔ)。在優(yōu)化中,國(guó)防科大還在芯片、節(jié)點(diǎn)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行了升級(jí),并且正瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿研制下一代處理器。這是做乘法的思路。
沒(méi)有鮮花和美酒,甚至連國(guó)防科大相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或科研人員也沒(méi)有在主席臺(tái)上露面。筆者上周在本報(bào)撰寫(xiě)的《“兩彈一星”精神更具現(xiàn)實(shí)意義》評(píng)論中談到,國(guó)防科研領(lǐng)域強(qiáng)調(diào)結(jié)果導(dǎo)向和實(shí)力導(dǎo)向,有著埋頭苦干、淡泊名利的光榮傳統(tǒng)。“天河一號(hào)”最終榮登中國(guó)乃至全球高性能計(jì)算榜首,憑借的唯有實(shí)力。
如今,我們不缺高性能計(jì)算機(jī),也不缺應(yīng)用需求,事實(shí)上高性能計(jì)算的應(yīng)用早已經(jīng)從傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算、工程仿真、石油勘探、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域擴(kuò)展到了生物醫(yī)藥、工程設(shè)計(jì)、高端裝備研發(fā)、新能源、新材料、動(dòng)漫設(shè)計(jì),以及金融風(fēng)險(xiǎn)分析甚至公共安全與城市管理等諸多領(lǐng)域。如何為這些需求開(kāi)發(fā)應(yīng)用,或者將已有的應(yīng)用移植到國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)上,對(duì)軟件廠商來(lái)說(shuō),機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)都很大。這項(xiàng)工作做不好,就會(huì)成為我國(guó)高性能計(jì)算應(yīng)用的瓶頸。
高性能計(jì)算排行榜為我們展示的是一幅超越自己、超越同行的動(dòng)態(tài)畫(huà)面,正是在這場(chǎng)你追我趕的競(jìng)賽中,中國(guó)的高性能計(jì)算技術(shù)迅速發(fā)展。我們期待著未來(lái)國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)從性能到應(yīng)用不斷邁出堅(jiān)實(shí)的步伐。
2006年7月13日，曙光天津產(chǎn)業(yè)基地的落成標(biāo)志著曙光在產(chǎn)業(yè)化道路上取得了里程碑式的進(jìn)步。
1995年，在深圳新成立的曙光公司就從這座小樓里邁出了艱難的第一步。
曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司成立于1995年6月，是一家在科技部、中科院大力推動(dòng)下，以國(guó)家863計(jì)劃重大科研成果為基礎(chǔ)組建的高新技術(shù)企業(yè)。曙光以中科院計(jì)算所、國(guó)家智能計(jì)算機(jī)研究開(kāi)發(fā)中心和國(guó)家高性能計(jì)算機(jī)工程中心為技術(shù)依托，擁有強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。曙光系列產(chǎn)品的問(wèn)世，為推動(dòng)我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。
曙光高性能計(jì)算機(jī)連續(xù)九年穩(wěn)居國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)市場(chǎng)第一，擁有國(guó)產(chǎn)高性能機(jī)90%以上的份額，并在高性能集群領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國(guó)產(chǎn)機(jī)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的超越。長(zhǎng)期以來(lái)，曙光始終專(zhuān)注于服務(wù)器領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，依托超級(jí)計(jì)算機(jī)的扎實(shí)功底，立足自主研發(fā)，通過(guò)不斷技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建出擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全系列精品服務(wù)器，在政府、教育、金融、電信、生物、氣象、石油、科研等多個(gè)行業(yè)有著大量成功應(yīng)用。
曙光服務(wù)器以技術(shù)先進(jìn)、性能卓越、服務(wù)優(yōu)良見(jiàn)長(zhǎng)，目前已發(fā)展成為民族服務(wù)器領(lǐng)域舉足輕重的中堅(jiān)力量，在高新技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化道路上邁出了堅(jiān)實(shí)一步。據(jù)權(quán)威調(diào)研報(bào)告顯示，曙光已成為中國(guó)服務(wù)器市場(chǎng)上最有影響力的品牌之一。
科技創(chuàng)造奇跡，合作創(chuàng)造價(jià)值，做最有價(jià)值的信息系統(tǒng)供應(yīng)商，這是曙光公司的使命，也就是說(shuō)曙光未來(lái)的目標(biāo)不僅僅是做專(zhuān)業(yè)的服務(wù)器供應(yīng)商，最終曙光要將自己打造成中國(guó)最有價(jià)值的信息系統(tǒng)供應(yīng)商。在這一使命的指導(dǎo)下，曙光在2000年提出了3SP企業(yè)發(fā)展理念。所謂3SP理念，是指曙光不僅僅要做專(zhuān)業(yè)的服務(wù)器產(chǎn)品供應(yīng)商，同時(shí)還要提供專(zhuān)業(yè)的行業(yè)應(yīng)用解決方案和完善的信息化服務(wù)。
努力就有回報(bào)。這么多年，曙光累計(jì)獲得了一次國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，三次科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，三次入選年度十大科技進(jìn)展，同時(shí)也確立了曙光今天在高性能計(jì)算機(jī)和服務(wù)器領(lǐng)域里的領(lǐng)導(dǎo)地位。在今年召開(kāi)的全國(guó)科技大會(huì)上，總書(shū)記點(diǎn)評(píng)了中國(guó)建國(guó)以來(lái)的七大標(biāo)志性自主創(chuàng)新成果，高性能計(jì)算機(jī)排在第五。
曙光公司成立前五年中成長(zhǎng)速度很慢，基本上是在探索市場(chǎng)化的運(yùn)作模式。記得李國(guó)杰院士當(dāng)時(shí)對(duì)員工們說(shuō)過(guò)一句話(huà)：“先把你們放在火里烤，飛出來(lái)的才是鳳凰！”2000年，曙光終出來(lái)了。在總裁歷軍的帶領(lǐng)下，企業(yè)化、品牌化、市場(chǎng)化工作一步步走上正軌，曙光成長(zhǎng)速度非常快，營(yíng)業(yè)收入節(jié)節(jié)攀升。2004年，曙光的營(yíng)收接近10億元，2005更是突破13億元。
曙光的成就離不開(kāi)自主創(chuàng)新，離不開(kāi)對(duì)技術(shù)尤其是對(duì)核心技術(shù)的掌握。在高性能計(jì)算機(jī)和服務(wù)器領(lǐng)域，有技術(shù)，才有話(huà)語(yǔ)權(quán)。
曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司總裁 歷軍
記錄歷史，勉勵(lì)后人。在這50年里，有太多激動(dòng)人心的創(chuàng)舉出現(xiàn)，也有太多令人黯然的無(wú)奈過(guò)去。1951年，中國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生，對(duì)于見(jiàn)證這一歷史時(shí)刻，有太多太多值得我們懷念，錢(qián)三強(qiáng)、華羅庚等老一代科學(xué)家為我國(guó)第一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)的橫空出世做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。進(jìn)入21世紀(jì)以后，中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)化又在各級(jí)政府、科研單位和企業(yè)的共同努力下不斷前行。作為伴隨中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)成長(zhǎng)的一員，年輕的曙光充滿(mǎn)力量，充滿(mǎn)著對(duì)中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)做出貢獻(xiàn)的渴望。
在中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)創(chuàng)建50周年之際，曙光與所有曾經(jīng)或正在支持中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展的各界同仁共勉，并祝中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)的明天更加輝煌燦爛。
1990年3月，國(guó)家智能計(jì)算機(jī)研究開(kāi)發(fā)中心在中科院計(jì)算所成立。
1993年5月，曙光一號(hào)并行計(jì)算機(jī)(SMP)問(wèn)世。
1994年3月 ，曙光一號(hào)作為代表性科技成就被總理寫(xiě)入政府工作報(bào)告。
1995年3月，曙光一號(hào)獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
1995年3月，曙光1000大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(MPP)問(wèn)世。同年6月，曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司在深圳成立。
1996年11月，曙光1000獲中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。
1997年3月，曙光1000獲當(dāng)年信息領(lǐng)域唯一國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。同年5月，曙光推出天闊系列PC服務(wù)器及天潮系列超級(jí)服務(wù)器。
1998年1月 ，曙光2000-I超級(jí)服務(wù)器通過(guò)國(guó)家科技部鑒定。同年12月，曙光公司正式通過(guò)ISO 9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證。
1999年12月， 曙光2000-II超級(jí)服務(wù)器問(wèn)世。
2000年3月，推出中國(guó)第一個(gè)服務(wù)器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SUMA。同年6月，曙光全面轉(zhuǎn)向市場(chǎng)化運(yùn)作，全國(guó)渠道銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)啟動(dòng)。9月，曙光在香港成功掛牌上市。
2001年1月 ，曙光3000超級(jí)服務(wù)器通過(guò)科技部鑒定并入選“2001年中國(guó)十大科技進(jìn)展”。
2002年2月，曙光2000獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。同年9月，曙光推出基于龍芯處理器的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的龍騰服務(wù)器。
2003年1月 ，面向網(wǎng)格應(yīng)用的百萬(wàn)億數(shù)據(jù)處理超級(jí)服務(wù)器曙光4000L問(wèn)世。同年6月，4.2萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)曙光4000L入駐中石油東方地球物理公司，成為當(dāng)時(shí)我國(guó)規(guī)模最大的商用計(jì)算機(jī)。
2003年10月，曙光4000L超級(jí)服務(wù)器助力神州五號(hào)飛船順利發(fā)射返航。同年12月，曙光首款自主設(shè)計(jì)的64位四路服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了由OEM向ODM的轉(zhuǎn)換。
國(guó)內(nèi)高端計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)算是一個(gè)非常大的市場(chǎng)，隨著信息化的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需求逐年增加，增長(zhǎng)率為每年11%~15%。在這一市場(chǎng)中，有95%以上的高端計(jì)算機(jī)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，盡管像IBM、HP等國(guó)外廠商壟斷了97%以上的國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)，但其增長(zhǎng)勢(shì)頭并不很好，我國(guó)的廠商也遇到了同樣的問(wèn)題，在高端商用領(lǐng)域中的市場(chǎng)份額徘徊不前。國(guó)內(nèi)企業(yè)在高端商用市場(chǎng)的占有率低，而且有進(jìn)一步縮小的趨勢(shì)，但在HPC方面，我們有著良好的發(fā)展勢(shì)頭，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
有人問(wèn)，浪潮對(duì)高性能計(jì)算機(jī)有什么看法？也許發(fā)問(wèn)的人應(yīng)該首先弄清楚高性能計(jì)算機(jī)是什么。高端計(jì)算機(jī)=高性能計(jì)算=HPC=linpack？高端應(yīng)用=高性能計(jì)算 =高性能科學(xué)計(jì)算=科研計(jì)算？事實(shí)上，我們應(yīng)該把高端應(yīng)用理解為高性能計(jì)算機(jī)，把高性能計(jì)算機(jī)理解為高性能科學(xué)計(jì)算，這與國(guó)外的理解是不太一樣的。
像IBM和HP，在這一領(lǐng)域稱(chēng)得上壟斷者，他們花了很少的精力來(lái)講高性能計(jì)算，花了更多的精力來(lái)講高端服務(wù)器，他們?yōu)槭裁催@么做？其實(shí)，在總結(jié)了這些廠商在國(guó)內(nèi)外的盈利情況之后，我們發(fā)現(xiàn)，高性能計(jì)算產(chǎn)品并沒(méi)有為IBM這樣的廠商帶來(lái)很大的利潤(rùn)，反而是商業(yè)應(yīng)用為他們帶來(lái)了更多的收入。但目前我國(guó)做高性能計(jì)算研究的企業(yè)主要面向科研和高效市場(chǎng)，而要讓這些用戶(hù)拿出很多的錢(qián)來(lái)買(mǎi)一個(gè)產(chǎn)品是不現(xiàn)實(shí)的。這又是一個(gè)我國(guó)與國(guó)外的差異所在。
另外的差異就體現(xiàn)在研究方面。在國(guó)內(nèi)，無(wú)論是企業(yè)界還是學(xué)術(shù)界，大家在講到體系結(jié)構(gòu)的時(shí)候會(huì)比較注重于集群，在其他重要體系結(jié)構(gòu)的研究上投入較少，也就是說(shuō)，國(guó)內(nèi)的高性能計(jì)算體系結(jié)構(gòu)以集群為主，對(duì)SMP/NUMA等體系結(jié)構(gòu)的研究較少，過(guò)于依賴(lài)國(guó)外底層技術(shù)，對(duì)處理器、芯片組、交換互連的研究投入不足；重單一指標(biāo)，不重綜合指標(biāo)，重系統(tǒng)浮點(diǎn)計(jì)算性能指標(biāo)，對(duì)綜合應(yīng)用能力的重視不夠；重視數(shù)值計(jì)算類(lèi)應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)高端系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算能力，不重視OLTP指標(biāo)、SPECWEB等面向商業(yè)應(yīng)用的指標(biāo)。即使在高性能計(jì)算領(lǐng)域也有這樣的問(wèn)題，如比較注重計(jì)算能力的提升，而對(duì)應(yīng)用建模的研究和算法這些方面的研究就比較弱一些。所以在這種情況下，我們應(yīng)該在戰(zhàn)略的角度上更加關(guān)注高端商業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提供一些基礎(chǔ)技術(shù)。
從目前來(lái)看，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的企業(yè)都很注重虛擬技術(shù)，對(duì)于如何把高端的服務(wù)器產(chǎn)品折合成小的服務(wù)器產(chǎn)品滿(mǎn)足不同的應(yīng)用，或者如何把小的產(chǎn)品整合成大的產(chǎn)品，來(lái)滿(mǎn)足大的需求，也有不同的看法。未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向是，我們做出的中高端服務(wù)器產(chǎn)品要是一流的產(chǎn)品，而且能逐漸應(yīng)用在越來(lái)越多的領(lǐng)域中。
在高端的服務(wù)器領(lǐng)域，我們更應(yīng)該面向海量的數(shù)據(jù)應(yīng)用，去發(fā)展我們的高端服務(wù)器。這些應(yīng)用包括很多，像IPTV的應(yīng)用，最近無(wú)論是電信還是網(wǎng)通，都在積極地發(fā)展IPTV系統(tǒng)，這些系統(tǒng)對(duì)服務(wù)器和存儲(chǔ)都有大量的需求，如果在虛擬架構(gòu)的高端服務(wù)器基礎(chǔ)之上去進(jìn)行這些應(yīng)用設(shè)計(jì)，就有可能在這些領(lǐng)域中使用這些高端服務(wù)器和發(fā)展這些高端服務(wù)器。所以我們認(rèn)為，在高端服務(wù)器領(lǐng)域中，我們更應(yīng)該發(fā)展基于虛擬化技術(shù)構(gòu)建虛擬SMP結(jié)構(gòu)的高端服務(wù)器來(lái)滿(mǎn)足高效能要求。以虛擬技術(shù)為突破口，研究實(shí)現(xiàn)整合多臺(tái)物理服務(wù)器組成大型虛擬SMP高性能服務(wù)器。
我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展還存在著一些不足，特別是像系統(tǒng)級(jí)高速互連技術(shù)、Cache同步的跨硬件平臺(tái)的合作式內(nèi)存技術(shù)、面向海量數(shù)據(jù)處理的PB級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)部署技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，更需要花大力氣做好研發(fā)工作，將之切實(shí)落到實(shí)際應(yīng)用上。要發(fā)展高端計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，不僅需要企業(yè)界的努力，需要學(xué)術(shù)界的努力，更需要社會(huì)、政府，尤其是客戶(hù)的支持和幫助。
項(xiàng)目背景
隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)以高性能計(jì)算技術(shù)為支撐的科學(xué)研究與工程應(yīng)用發(fā)展迅猛，國(guó)內(nèi)主要大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，為了充分利用高性能計(jì)算技術(shù)解決相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)性問(wèn)題，紛紛成立開(kāi)放的高性能計(jì)算中心或引進(jìn)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，建設(shè)一個(gè)基于集群系統(tǒng)的高性能計(jì)算平臺(tái)也成為鄭州大學(xué)的當(dāng)務(wù)之急。
應(yīng)用需求分析
鄭州大學(xué)需搭建一套高效、穩(wěn)定、易管理、易維護(hù)、擴(kuò)展性好的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算，要求整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案科學(xué)、系統(tǒng)、安全。計(jì)算系統(tǒng)在保證高性能的同時(shí)，還應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。
對(duì)系統(tǒng)需求是包含不少于48個(gè)計(jì)算結(jié)點(diǎn)，一個(gè)管理(含登錄)結(jié)點(diǎn)，一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)和總?cè)萘繛?T的光纖存儲(chǔ)。機(jī)群的峰值運(yùn)算速度不低于4000億次浮點(diǎn)運(yùn)算/秒。廠商提供平臺(tái)上不少于3個(gè)應(yīng)用軟件的測(cè)試報(bào)告，機(jī)群投入運(yùn)行后運(yùn)算速度的峰值、Linpack基準(zhǔn)測(cè)試值和機(jī)群的效率三項(xiàng)的最小值。產(chǎn)品需要具有結(jié)點(diǎn)選擇靈活，機(jī)群網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)高效，機(jī)群管理方便易用等優(yōu)點(diǎn)，基礎(chǔ)架構(gòu)完備可靠，使用簡(jiǎn)易、操作方便、維護(hù)輕松、低功耗等特點(diǎn)。整個(gè)機(jī)群應(yīng)有很高的性?xún)r(jià)比、兼容性和優(yōu)異的擴(kuò)充性，能夠滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。關(guān)鍵部件采用冗余設(shè)計(jì)，對(duì)主要的軟硬件資源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，對(duì)重要的應(yīng)用提供故障恢復(fù)，對(duì)作業(yè)實(shí)施負(fù)載平衡。要提供完整的項(xiàng)目實(shí)施方案和售后服務(wù)方案，詳細(xì)的技術(shù)支持與培訓(xùn)方案，長(zhǎng)期合作方案，建立鄭州大學(xué)-聯(lián)想高性能計(jì)算中心。
方案設(shè)計(jì)
為了滿(mǎn)足上述要求，聯(lián)想為用戶(hù)提供一臺(tái)定制的深騰1800高性能服務(wù)器，即“鄭州大學(xué)深騰1800高性能并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。“鄭州大學(xué)深騰1800高性能并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”采用當(dāng)今主流的Cluster體系結(jié)構(gòu)，所有結(jié)點(diǎn)均采用基于Intel?R最新EM64T技術(shù)的Nocona服務(wù)器，通過(guò)2套機(jī)群域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間互連和系統(tǒng)管理，所有硬件集成在聯(lián)想機(jī)群基礎(chǔ)架構(gòu)中，并通過(guò)聯(lián)想機(jī)群系統(tǒng)軟件及應(yīng)用支撐環(huán)境和工具等，對(duì)外提供單一系統(tǒng)映像，支持高性能科學(xué)計(jì)算的應(yīng)用。整個(gè)機(jī)群系統(tǒng)包括48個(gè)計(jì)算結(jié)點(diǎn)、1個(gè)管理結(jié)點(diǎn)、1個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)、一套4TB的光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)、一套72端口的千兆管理域網(wǎng)、一套48端口的Myrinet系統(tǒng)域網(wǎng)，系統(tǒng)具有良好的機(jī)群可擴(kuò)展性、完整的機(jī)群系統(tǒng)軟件和完備的基礎(chǔ)架構(gòu)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，所有48個(gè)計(jì)算結(jié)點(diǎn)都參與運(yùn)算，系統(tǒng)總的雙精度浮點(diǎn)峰值性能達(dá)537.6Gflops(5376億次每秒)。
用戶(hù)收益
通過(guò)“鄭州大學(xué)深騰1800高性能并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，促進(jìn)了鄭州大學(xué)的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用人才的培養(yǎng)以及高性能計(jì)算學(xué)科方面的發(fā)展。
這套并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要應(yīng)用于網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境與集群計(jì)算技術(shù)及應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘與海量信息處理、虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體處理技術(shù)及應(yīng)用，自然語(yǔ)言理解研究等研究方向。
“K”的勝利
在2010年秋季的榜單上，“天河一號(hào)”以2.56petaflop/s的性能一舉奪冠。但遺憾的是它也成為了到目前為止，只在榜首位置停留一期而沒(méi)能蟬聯(lián)的“冠軍”。來(lái)自日本的，橫空出世的富士通“K ”超級(jí)計(jì)算機(jī)以8千萬(wàn)億次（8.162petaflop/s）――近3倍于“天河一號(hào)”的性能擠掉了后者的榜首位置。
據(jù)悉，“K”是日語(yǔ)中10的16次方的縮寫(xiě)。排名第二到第十的超級(jí)計(jì)算機(jī)依次分別是“天河一號(hào)”、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Jaguar超級(jí)計(jì)算機(jī)（1.75petaflop/s）、中國(guó)深圳星云超級(jí)計(jì)算機(jī)(1.27 petaflop/s)、東京技術(shù)研究所的Tsubame 2.0超級(jí)計(jì)算機(jī)(1.19 petaflop/s)、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Cielo超級(jí)計(jì)算機(jī)(1.11 petaflop/s)、美國(guó)航天局艾姆斯研究中心的Pleiades超級(jí)計(jì)算機(jī)(1.09 petaflop/s)、美國(guó)能源部國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心的Hopper超算 (1.054 petaflop/s)、法國(guó)的Tera 100超級(jí)計(jì)算機(jī)(1.05 petaflop/s)、美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的走鵑Roadrunner超級(jí)計(jì)算機(jī)(1.04petaflop/s)。
資料顯示，“K”這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)內(nèi)含68544個(gè) SPARC 64 VIIIfx處理器，每個(gè)芯片擁有8個(gè)核，總共擁有548352個(gè)核。這個(gè)數(shù)字是榜單中余下系統(tǒng)所含核的數(shù)量的兩倍。雖然“K”的功耗達(dá)到了驚人的9.89兆瓦，但是由于性能出眾，它也是榜單中能效最高的系統(tǒng)。
本次榜單前10名的超級(jí)計(jì)算機(jī)中，有三臺(tái)是2011年新上榜，而且第一次排名前10系統(tǒng)的性能全部達(dá)到了千萬(wàn)億次的級(jí)別。來(lái)自中國(guó)的上榜系統(tǒng)達(dá)到了62套，依然落后美國(guó)，后者以256套系統(tǒng)的數(shù)目占據(jù)了整個(gè)榜單的近半壁江山。
上榜系統(tǒng)中有77.4%采用了英特爾至強(qiáng)處理器，而且其中169套系統(tǒng)采用了Westmere處理器，采用AMD處理器和IBM處理器的數(shù)目分別是65和45。
這張榜變化速度到底有多快？一個(gè)數(shù)字也許能夠反映出它的速度。那就是本次第500位的系統(tǒng)，在去年11月的榜單中還能排在262位。
據(jù)悉，基于最新款國(guó)產(chǎn)龍芯處理器的高性能計(jì)算機(jī)也在緊鑼密鼓的研制中，能否在下一期排行中有所斬獲，值得期待。
百億億次再進(jìn)一步
自從IBM走鵑Roadrunner超級(jí)計(jì)算機(jī)突破千萬(wàn)億次的計(jì)算門(mén)檻后，整個(gè)HPC業(yè)界都把目光投向了下一個(gè)“不可能完成的任務(wù)”――百億億次。
根據(jù)英特爾的預(yù)測(cè)，到2015年，全球高性能計(jì)算機(jī)500強(qiáng)（TOP500）排行榜上排名第一的系統(tǒng)在性能上將有望達(dá)到每秒十億億次浮點(diǎn)計(jì)算，2018年時(shí)，它將越過(guò)每秒百億億次浮點(diǎn)計(jì)算的標(biāo)桿，而到2011〜2020這個(gè)10年期的末期時(shí)，地球上最快的計(jì)算機(jī)的性能則有望超過(guò)每秒4百億億次浮點(diǎn)計(jì)算。“K”的出現(xiàn)，可以說(shuō)是人類(lèi)在通向百億億次的路上跨出了非常大的一步。
愿景總是美好的，要想達(dá)到百億億次的目標(biāo)，所要走過(guò)的道路絕非一馬平川。英特爾中國(guó)有限公司服務(wù)器平臺(tái)產(chǎn)品經(jīng)理張振宇就向記者表示，雖然高性能計(jì)算機(jī)的性能在不斷提升，但是對(duì)于真正的用戶(hù)而言，還面臨著很多挑戰(zhàn)。“例如構(gòu)建了一臺(tái)高性能計(jì)算系統(tǒng)，如何在有限的運(yùn)維成本、能耗和占地面積等條件下盡可能優(yōu)化性能，如何應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用特征所帶來(lái)的計(jì)算能力、內(nèi)存、帶寬和網(wǎng)絡(luò)對(duì)于整體性能的影響，這都是用戶(hù)在未來(lái)HPC發(fā)展道路上需要面對(duì)的情況。”
英特爾公司副總裁兼數(shù)據(jù)中心事業(yè)部總經(jīng)理施浩德（Kirk Skaugen）表示，要在未來(lái)實(shí)現(xiàn)百億億次級(jí)別的性能，不僅需要行業(yè)與政府的通力協(xié)作，還需要有開(kāi)創(chuàng)性的技術(shù)和方式，而英特爾所倚重的就是集成眾核（MIC）架構(gòu)所開(kāi)創(chuàng)的新方法。“英特爾正在進(jìn)一步擴(kuò)展它對(duì)高性能計(jì)算的關(guān)注，利用我們針對(duì)千萬(wàn)億次以及未來(lái)百萬(wàn)萬(wàn)億次工作負(fù)載的集成眾核架構(gòu)，引領(lǐng)行業(yè)開(kāi)辟下一個(gè)領(lǐng)域。”施浩德說(shuō)，英特爾擁有領(lǐng)先于整個(gè)行業(yè)的制造技術(shù)、全新的架構(gòu)創(chuàng)新成果以及讓用戶(hù)感到熟悉的軟件編程環(huán)境，它們都將推動(dòng)逐步實(shí)現(xiàn)激動(dòng)人心的百億億次高性能計(jì)算目標(biāo)。
在本次TOP500的榜單中有19套系統(tǒng)采用GPU加速的模式，不過(guò)就目前應(yīng)用情況來(lái)看，高效的軟件編程模式以及出色的系統(tǒng)可擴(kuò)展性將是跨越千萬(wàn)億次計(jì)算極限，進(jìn)入百億億次計(jì)算時(shí)代的關(guān)鍵要素，而MIC恰恰在編程模式方面有著其自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
據(jù)悉，MIC架構(gòu)具有更小的內(nèi)核和硬件線程，以及更寬的矢量單元。
背景資料
集成眾核架構(gòu)（MIC）是英特爾于2010年國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上正式的一種眾核架構(gòu)，MIC主要面向高性能計(jì)算領(lǐng)域，完全基于x86處理器架構(gòu)，因而能夠很容易地進(jìn)行應(yīng)用程序的編程。從英特爾正式MIC以來(lái)，英特爾一直加緊其產(chǎn)品的研發(fā)工作。去年，英特爾還在日本展示了其采用MIC架構(gòu)的32核超級(jí)計(jì)算加速卡。為了解決并行編程的問(wèn)題，MIC采用在至強(qiáng)處理期的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行擴(kuò)展，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的遷移工作。
去年中國(guó)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”的問(wèn)世引發(fā)了國(guó)人對(duì)高性能計(jì)算的關(guān)注,但對(duì)普通大眾來(lái)說(shuō),這個(gè)凝聚了計(jì)算機(jī)行業(yè)尖端技術(shù)的領(lǐng)域還過(guò)于專(zhuān)業(yè),與他們之間的距離還有些遠(yuǎn)。不過(guò),對(duì)國(guó)內(nèi)眾多希望在教學(xué)和科研領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)展的高校而言,情況則截然不同,因?yàn)楦咝阅苡?jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸成為高校推進(jìn)教學(xué)和科研工作的必備的基礎(chǔ)設(shè)施。
2010年之前,吉林大學(xué)一直在考慮如何有效利用高性能計(jì)算機(jī)推動(dòng)學(xué)校的學(xué)科發(fā)展。吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)魏曉輝教授在談到吉林大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)初衷時(shí)介紹說(shuō):“吉林大學(xué)作為‘211’ 及‘985’工程重點(diǎn)建設(shè)的綜合大學(xué),一直很重視提高學(xué)校的綜合科研實(shí)力。目前學(xué)校的眾多學(xué)科如理論化學(xué)、超硬材料、電子、物理、汽車(chē)、力學(xué)、生物信息等對(duì)高性能計(jì)算都有著迫切的需求。如何進(jìn)行平臺(tái)建設(shè),讓更多的學(xué)科從有限的經(jīng)費(fèi)投入中獲益,則是高性能計(jì)算平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)行的核心問(wèn)題。”
很多高校面臨著同樣的問(wèn)題,傳統(tǒng)的科研方法主要依靠理論科學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué),如今理論科學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué)都離不開(kāi)計(jì)算科學(xué)。高性能計(jì)算與理論科學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué)已經(jīng)形成了科研上的“金三角”,缺一不可。建設(shè)高性能科研計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)成為各大知名院校學(xué)科發(fā)展的共識(shí)。如何獲取或建設(shè)適合學(xué)校實(shí)際需求的高性能計(jì)算能力是很多高校面臨的問(wèn)題,是自己購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)還是租用第三方的計(jì)算能力?如果是自己建設(shè),那又應(yīng)該選擇怎樣的平臺(tái),確保其性能在滿(mǎn)足應(yīng)用需求的同時(shí),節(jié)約成本?
兩種選擇各有優(yōu)缺點(diǎn),吉林大學(xué)也有一些院系選擇從第三方的超級(jí)計(jì)算中心租用計(jì)算能力,但是服務(wù)質(zhì)量不能令人滿(mǎn)意。經(jīng)過(guò)研究,吉林大學(xué)決定建設(shè)一個(gè)面向全校的高性能計(jì)算平臺(tái)。接下來(lái)所面臨的就是系統(tǒng)平臺(tái)選型問(wèn)題――既要盡可能地提高計(jì)算性能,以滿(mǎn)足更多院系對(duì)計(jì)算資源的需求,又要控制成本,以獲得較高的投資回報(bào)。
根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行了認(rèn)真測(cè)試和精心挑選后,吉林大學(xué)最終選擇了基于英特爾至強(qiáng)5600服務(wù)器平臺(tái)的系統(tǒng)。魏曉輝教授解釋到,與上一代產(chǎn)品相比,英特爾至強(qiáng)5600處理器的計(jì)算性能有較大的提升,而通過(guò)采用32納米的先進(jìn)制造工藝,其功耗降低了約30%。此外,借助英特爾多項(xiàng)智能計(jì)算特性帶來(lái)的實(shí)時(shí)負(fù)載均衡和節(jié)能效果更令人心動(dòng)。通過(guò)實(shí)際科學(xué)計(jì)算應(yīng)用,吉林大學(xué)驗(yàn)證了英特爾至強(qiáng)5600平臺(tái)出色的性能和綠色節(jié)能的效果后,學(xué)校技術(shù)專(zhuān)家組做出了最后的抉擇,大家一致認(rèn)為:“用相同的錢(qián),買(mǎi)計(jì)算能力更高、更節(jié)能的產(chǎn)品是明智的選擇!”
選擇英特爾至強(qiáng)5600平臺(tái)為魏曉輝教授和吉林大學(xué)帶來(lái)的驚喜還不只于此,英特爾在與吉林大學(xué)共同搭建高性能計(jì)算中心的同時(shí),除關(guān)注自己“本職”的處理器計(jì)算能力外,還為吉林大學(xué)提供了針對(duì)系統(tǒng)I/O吞吐能力、網(wǎng)絡(luò)吞吐能力、磁盤(pán)吞吐能力的優(yōu)化方案,甚至在平臺(tái)層面對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化,這為吉林大學(xué)在該系統(tǒng)日常管理甚至是未來(lái)的升級(jí)等方面提前做好了準(zhǔn)備。
吉林大學(xué)的建設(shè)方案體現(xiàn)了高性能、高智能和低功耗的特點(diǎn),在獲得較高計(jì)算性能的同時(shí)達(dá)到了節(jié)省成本的目標(biāo)。其間不難看出英特爾提供的以至強(qiáng)5600處理器平臺(tái)為核心的全方位解決方案的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力。隨著越來(lái)越多的高校走上自建高性能計(jì)算中心的道路,英特爾還將致力于進(jìn)一步推廣這一方案,滿(mǎn)足更多高校用戶(hù)在教學(xué)科研上的計(jì)算需求,并為他們帶來(lái)理想的投資回報(bào)。
近日，GXS公司在中國(guó)推出企業(yè)供應(yīng)鏈管理服務(wù)戰(zhàn)略及GXS供應(yīng)鏈可視化解決方案，將企業(yè)供應(yīng)鏈管理和可視化解決方案相結(jié)合，以幫助企業(yè)用戶(hù)建立客戶(hù)與供應(yīng)商之間更為優(yōu)化的電子商務(wù)整合，在企業(yè)商務(wù)流程中實(shí)現(xiàn)端到端的可視化，從而更為有效地監(jiān)控供應(yīng)商的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。
可視化三大核心點(diǎn)
GXS公司亞太區(qū)副總裁鄭義陶表示，供應(yīng)鏈可視化包括3個(gè)方面的內(nèi)容。首先是流程處理可視化，包括訂單管理、訂單查收、訂單實(shí)現(xiàn)、訂單到賬單等流程。其次是存貨管理可視化，市場(chǎng)稍有變化，都會(huì)對(duì)供應(yīng)商和貿(mào)易商產(chǎn)生巨大影響，企業(yè)都希望自己的存貨可以及時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)變化的需求，減少對(duì)企業(yè)現(xiàn)金流的沖擊。第三是物流追蹤管理可視化，產(chǎn)品運(yùn)輸過(guò)程中涉及到很多企業(yè)、很多地點(diǎn)的不同信息，這個(gè)過(guò)程往往需要幾天時(shí)間，企業(yè)需要很清楚地知道貨物到達(dá)的具體地點(diǎn)等信息，從而做出及時(shí)反應(yīng)。
此外，供應(yīng)鏈可視化還體現(xiàn)在應(yīng)用可視化服務(wù)，如用戶(hù)可以通過(guò)界面采集和提煉數(shù)據(jù)，獲得管理功能，可以進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表以及做出必要的管理策略。
從軟件方案到服務(wù)
大型的企業(yè)管理軟件，在中國(guó)企業(yè)的實(shí)施成功率并不是十分高。對(duì)此，GXS將軟件發(fā)展成為一項(xiàng)服務(wù)。
GXS企業(yè)供應(yīng)鏈管理服務(wù)戰(zhàn)略提供的基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)包括交易管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯、系統(tǒng)管理以及供應(yīng)商運(yùn)營(yíng)情況報(bào)告等服務(wù)。此外，GXS企業(yè)供應(yīng)鏈管理服務(wù)戰(zhàn)略還為用戶(hù)提供B2B專(zhuān)業(yè)能力，以實(shí)現(xiàn)一流的B2B項(xiàng)目管理、貿(mào)易族群管理和客戶(hù)支持。作為GXS企業(yè)供應(yīng)鏈管理服務(wù)戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分，GXS供應(yīng)鏈可視化服務(wù)幫助企業(yè)客戶(hù)更及時(shí)地察覺(jué)到價(jià)值鏈中的供求變化，實(shí)時(shí)做出反應(yīng)，從而優(yōu)化業(yè)務(wù)運(yùn)行，抓住市場(chǎng)機(jī)會(huì)，并有效消除潛在的供應(yīng)鏈漏洞。
GXS企業(yè)供應(yīng)鏈管理服務(wù)還為用戶(hù)提供基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)的日常管理，包括系統(tǒng)良性運(yùn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)備份、網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及應(yīng)用支持。GXS公司的專(zhuān)業(yè)人員還會(huì)幫助企業(yè)進(jìn)行所有的數(shù)據(jù)配置和轉(zhuǎn)譯工作，管理數(shù)據(jù)變化，解決企業(yè)貿(mào)易伙伴的問(wèn)題，并主動(dòng)查尋及消除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。
此外，GXS公司采用適合中國(guó)市場(chǎng)的價(jià)格定位，使國(guó)內(nèi)大、中、小企業(yè)都可以用到GXS的服務(wù)。在高端市場(chǎng)，前100名公司的大型企業(yè)可以采用企業(yè)專(zhuān)屬交易平臺(tái)；在中端市場(chǎng)，根據(jù)不同行業(yè)的企業(yè)需求，GXS打包一些模塊，提供相應(yīng)的解決方案；而低端市場(chǎng)的小型企業(yè)，則可以通過(guò)GXS的平臺(tái)，采用租賃的形式。
曙光搭建“應(yīng)用”綠色通道
尚昭
關(guān)鍵字：曙光/服務(wù)器/體驗(yàn)中心
繼8月份服務(wù)超越新戰(zhàn)略，并率先推出5年原廠免費(fèi)服務(wù)后，曙光服務(wù)器應(yīng)用體驗(yàn)中心也于日前正式落成啟用。
在談到該體驗(yàn)中心的落成背景時(shí)，曙光技術(shù)支持中心總經(jīng)理邵宗有表示，整體解決方案、應(yīng)用的測(cè)試以及高性能計(jì)算機(jī)廠商的技術(shù)和服務(wù)實(shí)力逐漸成為用戶(hù)在采購(gòu)高性能計(jì)算機(jī)時(shí)所考慮的方面，方案、考察、測(cè)試已經(jīng)成為高性能計(jì)算用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)3部曲。該體驗(yàn)中心將提供高性能計(jì)算的性能評(píng)測(cè)和應(yīng)用體驗(yàn)、PC服務(wù)器性能評(píng)測(cè)和應(yīng)用體驗(yàn)以及曙光VIP用戶(hù)系統(tǒng)檢測(cè)服務(wù)體驗(yàn)等功能。
據(jù)介紹，在服務(wù)超越理念的引導(dǎo)下，曙光早在4年前就進(jìn)行了大規(guī)模應(yīng)用體驗(yàn)建設(shè)的規(guī)劃，并在去年4月成立了曙光高性能實(shí)驗(yàn)室，旨在為用戶(hù)方案提供免費(fèi)測(cè)試服務(wù)，推進(jìn)高性能計(jì)算平民化進(jìn)程。
曙光服務(wù)器應(yīng)用體驗(yàn)中心是在原有曙光高性能實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上大規(guī)模擴(kuò)容，掛靠高性能計(jì)算專(zhuān)家委員會(huì)和高性能計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，并聯(lián)合AMD、微軟、Mellanox、Anasys、MSC、Foundry等眾多業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)、ISV合作伙伴共同搭建的大規(guī)模HPC試驗(yàn)交流平臺(tái)。整個(gè)體驗(yàn)中心共投資近一千萬(wàn)，占地160多平方米，主體高性能計(jì)算的浮點(diǎn)運(yùn)算峰值達(dá)到了每秒3.1萬(wàn)億次，是中國(guó)目前最為前沿且規(guī)模最大的高性能計(jì)算服務(wù)器試驗(yàn)交流平臺(tái)。
