高性能并行计算平台及并行计算环境概述

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1、高性能并行计算平台及并行计算环境概述中国水利水电科学研究院信息网络中心2005年8月11日内容提要1、前言2、高性能并行计算平台建设3、水利水电高性能计算实践4、结语1、前言什么是高性能并行计算？科学家和工程师可以用它来解决一些程序规模庞大、运算时间长以及数据量大的科研课题。并行计算是提高服务器计算速度和处理能力的一种有效手段。计算机按照编好的程序对计算问题进行分解，并把分解的任务块通过一定的方式交给不同的处理器去求解。国际发展动态2005年6月22日公布的全球高性能计算机top500，第一名是IBM的BlueGene/L，Linpack测

2、试值为每秒136.8万亿次，第二名是IBM的BlueGene/W，Linpack测试值为每秒91万亿次。日本第一的高性能计算机，EarthSimulator（地球模拟器），Linpack测试值为35.6万亿次。国内发展动态中国的第一名，中国气象局的高性能计算机，Linpack值为每秒10.3万亿次。曙光系列、神威系列、银河系列、深腾系列中科院计算所、曙光公司和上海超级计算中心三方共同研制的曙光4000A，Linpack测试值为每秒8.061万亿次。联想公司为中科院网络信息中心生产的深腾6800，共有1060颗1.3Ghz的安腾2处理器，Li

3、npack测试值为每秒4.183万亿次。院内需求分析随着工程规模的逐渐扩大、复杂问题求解分析的日益深入，其科学计算的“瓶颈”日趋严重，即使对模型和算法进行简化，一次计算仍需要几个小时、几天甚至数十天的时间，这一现状严重制约了我院水利水电学科的发展，许多工程师、教授提出的理论和设想都因为计算能力受到限制而无法实施。课题1：小湾坝踵应力诱导缝研究小湾拱坝坝底缝计算采用网格有20万个单元，总共24万多个节点。单机上运行模拟计算程序时，一个计算步需要将近4~5个小时，一个工况一般有30~40个计算步，总共有几十种工况。课题2：混凝土三维细观力学模型

4、的研究模型1：湿筛试件静动态弯拉强度细观力学分析研究中对试件进行划分，用4面体单元将细网格6面体单元过渡到两边粗网格6面体单元，共有24257节点，29952个单元，其中骨料2160个单元，固化水泥砂浆体3805单元，粘结界面14515单元以及宏观均匀混凝土9472个单元。以上三维计算是在内存1G，CPU为2.8G的PC机上进行的。静力计算耗时163小时39分，约7天时间；动力计算耗时196小时25分钟，约8天时间。模型2：全级配试件静动态弯拉强度三维细观力学分析剖分后的单元有骨料单元、融入小骨料后的固化水泥砂浆单元和两者之间的界面单元，共

5、有24257个节点，113920个单元。计算时间：在以上配置相同的PC机上，三维静力计算耗时209小时50分钟，约9天时间；动力计算耗时291小时57分钟，约12天时间。问题要实现三维细观力学数值计算，计算速度这一难题必须克服，通常，针对一个模型研究人员需要反复调整参数进行数值计算，一个算例耗时数天甚至数周简直无法忍受。上述种种计算和数据的处理对计算环境提出了新的要求，如果以传统的个人PC机作为计算平台，计算的时间和效率远远满足不了科研的需求，甚至会由于内存、CPU等硬件的限制而无法进行计算。因此我院急需建设一个高性能并行计算平台，更好的为

6、科研项目服务。二、高性能并行计算平台建设硬件平台建设初步构想采用Sun公司提供的SunFireSupercluster解决方案。2~4台高性能的SunFire6800服务器作为集群节点。每台服务器达到满配置，即24个1.2GhzUltraSPARCIIICPU，192GB内存。节点之间采用SunFireLinkInterconnect技术通过光纤互联。IWHR高性能并行计算平台硬件体系结构SunFire6800技术指标硬件完全冗余，可以从任何硬件故障中恢复。最多24个CPU，最大192GB内存，32PCI或者16cPCI插槽。每台SunFi

7、re6800机器最多分为4个域，每个域相当于一台独立的服务器。具有很好的线性扩充能力，24个CPU运行时的Linpack值是1个CPU运行时的23.3倍。SunFireLinkInterconnectSunFireLink为一套高带宽、低延迟的互联系统，可以扩展SunFire6800系统的可用性。一个SunFireLink系统最多可以由8个SunFire6800服务器节点组成，每个节点由SunFireLink光纤网络连接在一起，一整套软件支持。SunManagementCenter可以为SunFireLink网络资源的配置、监视与管理提供最

8、佳可用性。我院SunFire6800现有配置CPU数量4*1200Mhz内存容量8GB（16X512MBDIMMs)I/O板4个，PCI扩展槽共32个SunStorage3510