高性能计算重点专项

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1、“高性能计算”重点专项2017年度项目申报指南建议为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》提出的任务，国家重点研发计划启动实施“高性能计算”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现提出2017年度项目申报指南建议。本重点专项总体目标是：在E级（百亿亿次左右）计算机的体系结构、新型处理器结构、高速互连网络、整机基础架构、软件环境、面向应用的协同设计、大规模系统管控与容错等核心技术方面取得突破，依托自主可控技术，研制适应应用需求的E级高性能计算机系统。研发一批重大关键领域/行业的高性能计算应用软件，研究适应不同领域的高性能计算应用软件协同开发与优化技

2、术，构建可持续发展的高性能计算应用生态环境。配合E级计算机和应用软件研发，探索新型高性能计算服务的可持续发展机制。本重点专项按照E级高性能计算机系统研制、高性能计算应用软件研发、高性能计算环境研发等3个创新链(技术方向)，共部署20个重点研究任务。专项实施周期为5年（2016—2020）。1.E级高性能计算机系统研制1.1新型高效能计算、编程和运行模型（基础前沿类）-19-研究内容：研究内容包括高层和底层两个不同研究层次。高层模型主要研究面向E级计算机的多维计算能力，从计算模型、编程模型与编译优化、运行时系统三个层次协同对系统的效能、功耗和可用性进行考虑，解决层次化软件栈潜

3、在的低效率问题，并满足系统对能效和可用性的要求。探索跨平台、高抽象的统一编程模型，优化应用并行逻辑到处理器的映射，且易于开发和移植。底层模型主要研究在性能和功耗约束下，充分利用E级计算机和国产处理器的并行模式和基本操作，向上层提供面向应用的友好高效的编程接口，保证高层算子到底层异构并行硬件的高效映射，发挥底层硬件的效能。考核指标：提出并实现适用于异构并行体系结构及计算芯片的计算模型、编程模型和运行模型，降低编程难度，提高系统综合效能。完成能适应E级计算机的验证系统，在E级计算机上得到实际部署和应用。2.高性能计算并行算法及软件开发工具研究2.1E级计算可扩展高效能并行算法及

4、算法库（基础前沿类）-19-研究内容：面向E级计算的国家重大行业应用领域和前沿基础研究领域，针对普遍适应的数值和非数值共性问题，在当前千万亿次研究成果的基础之上，通过在十亿亿次超级计算机上凝练和分析并行算法的可扩展性能瓶颈，研究适应于百亿亿次计算的可扩展数值和非数值并行算法，研制相应的并行算法库，并进行典型应用验证。考核指标：面向至少4个重大行业应用或基础研究领域，针对至少6类共性的基础数值和非数值问题，提出适应于E级计算的可扩展数值和非数值并行算法，研制相应的并行算法库。并行算法库部署于国产十亿亿次和未来百亿亿次计算机平台，得到至少十个左右应用软件和编程框架的调用，百万处

5、理器核的并行效率达到30%以上。2.2高性能应用软件协同开发优化平台与工具（重大共性关键技术与应用示范类）研究内容：依据科学计算、工程计算、典型领域应用等特点，面向重大基础研究和重大领域应用，研究高性能计算应用软件的协同开发与优化技术。突破高性能应用软件研发所涉及到的基础算法库分类集成，领域相关的基础软件包，系统相关的访存、通信和I/O优化，容错计算框架等跨软件栈协同开发和优化技术；研究支持多学科领域交叉开展大规模并行应用研发的软件集成与快速开发方法；研制具有图形界面和良好交互能力的-19-大规模并行软件开发、调试、优化工具；研发前后处理、可视化及用户界面等共性软件，集成专

6、项研发的应用软件和其他开源与商业软件，形成高性能计算应用软件资源库。依托国家超算中心、科研机构和大学，建立国家高性能计算环境应用软件中心，支持相关领域自主知识产权软件的高效研发与推广应用，构建国家高性能计算生态链。考核指标：完成国家高性能计算环境应用软件中心的构建，完成软件性能和功耗优化的工具研发，工具具有图形界面和良好交互能力。完成面向至少5个我国重大行业应用或重大基础研究领域的应用软件开发所需的基础软件和工具框架的集成，支持相关领域高性能应用软件的快速研发与推广应用，并提供支持应用软件开发的共性技术产品与技术支持服务。与重大行业部门或重大基础研究部门紧密合作，研发完成5

7、套10万核级自主知识产权高性能应用软件、2套100万核级自主知识产权高性能应用软件，开源3套10万核级自主知识产权高性能应用软件，集成本专项其他项目研发的应用软件，形成国家高性能计算环境的软件资源库，部署在各个高性能计算中心提供用户使用。3.重大行业应用高性能数值装置原型系统研制及应用示范围绕核能开发与利用、复杂工程与发动机设计的两个重大行业应用领域，基于现有研究基础和已自主研发的高性能应用软件，突破其中的多物理、多尺度耦合技术瓶颈，分别构建可在行业内共享的高性能数值装置原型系统并进行典型验证，获得一批匹配于物理装