高性能计算系统技术方案建议书 ㊣ 精品文档 值得下载

技术和出色的支持服务，相信通过双方的合作，可使 高性能计算中心系统项目顺利实施，从而为用户提供个健壮安全高可 用的运行环境，并进步建立长期的友好合作关系。

高性能计算系统是提高个科研机构研究水平的重要基础设施，也是个国 家科技与经济实力的标志。

它不仅是个高速处理的计算机系统更重要的是在 其之上运行的各种应用对科学领域产生非常深远的影响。

世纪年代中后期 以来，许多高性能计算应用领域越来越多地希望利用半导体和计算机技术发展的 新成果通过更大规模更精确的数值模拟和数字计算来进行新产品设计和科学研 究，提高科学研究水平厂商市场竞争力以至国家的综合国力。

另方面，人们 也要求利用工业标准芯片等开放性的技术降低投资加速开发，在规定经费预算 和时间框架内完成规模越来越大的计算任务。

高性能和高经济效益相结合已经成 为高性能计算领域最引人注目的发展趋势。

高性能计算环境发展的趋势 更高更全面的性能要求 高性能技术计算是利用数值模拟和数字技术方法探索和预测未知世界的技 术。

这技术广泛应用于核武器研究和核材料储存仿真生物信息技术医疗和 新药研究计算化学全球性长期气象天气和灾害预报工艺过程 改进和环境保护等许多领域。

近年来，随着研究的深入和竞争的加剧，各个领域 越来越多地使用模拟的方法来解决科研和生产中的实际问题。

模拟的模型越来越 大计算的精度越来越高对超级计算机性能要求也越来越高。

例如，在个 维模型中，如果把从每个方向取个分点增加取到个分点，对计算机资 源的需求将增加倍以上。

高性能计算应用不仅规模越来越大，而且往往必 须在规定的时间内完成任务否则就失去了计算的价值如天气预报传染病防 治。

这就对计算机系统的计算能力系统带宽内存容量存储设备和吞 吐能力以及应用软件的开发技术都提出了更高更全面的要求。

向通用化方向发展 过去人们般把计算机应用分为科学计算信息处理和自动控制等类型。

其 中，以信息处理为主的应用统称企业应用，是市场容量最大的应用领域。

早期的 企业应用与高性能计算应用有很大的差别，涉及的计算比较简单使用的数据量 也不大，对计算机系统的主要要求是能够支持大量用户包括网上用户进行事 务处理如信息输入查询和统计等，而对于计算能力存储容量要求也不高。

因 此，高性能计算应用往往使用与企业应用不同的系统，影响了产品批量的扩大。

当前，人类正在从工业化社会进入信息社会，技术的持续创新市场需求的瞬息 万变竞争空间的迅速扩大，要求企业采用电子商务电子商务企 业等现代化手段，来适应时代的发展。

许多新型的企业应用对计算能力存储容 量和系统带宽的要求都越来越高越来越迫切，高性能计算应用和其他类型应 用的界限也日益淡化。

当前，几乎所有应用领域都需要使用能够提供高计算能力 系统带宽和存储容量的计算机系统，促使用户选择相同的系统满足各种类型的需 求，为利用大批量低成本的通用产品满足高性能计算应用需求创造了有利的条 件。

更加严格的预算约束 随着竞争的加剧和应用的普及，高性能计算不再是个不惜工本的应用领 域，许多项目的预算约束越来越严格。

这就要求厂商生产全系列的产品满足不同 规模应用的需求更加可靠地保护用户原有投资加速投资回报，而且也要 求实现资源按需供应和更大范围的资源共享，推动了网格和公用服务等新的计算 模式的发展。

使用商品化部件 为了促进高性能计算广泛应用必须降低成本，否则很难为更多的用户所接 受。

由于高端的高性能计算系统特别是超级计算机需要使用许多计算节点和 互联设备等部件，因此必须保持每个部件的低成本。

早期的超级计算机系统使用 专门定制的处理器和互联设备等部件价格非常昂贵。

以后，公司 的和开始使用商品化的处理器。

当前商品化处理器和服 务器性能日益提高价格也日趋下降，为利用它们建立高端和超级计算机系统提 供了良好的基础。

为此，美国政府还推出了计划，力图降低超级计算机系 统的成本，其主要途径是尽可能采用商品化市售硬件和软件部件，把力量 集中在发展主流计算机工业不能有效地提供的专门技术。

目前已经很少再有厂商 使用专门的部件如向量处理器来建立超级计算机系统。

今后的发展趋势是在高端 和超级计算机系统中尽可能普遍地采用商品化和大批量的工业标准部件，包括处 理器互联设备存储操作系统语言编译程序编程工具和应用软 件。

人们注意到，基于开放性体系结构的公司的基准测试指标在企业应 用方面等公司的基准测试指标在高性 能计算方面运行等著 名应用软件的指标等 般地说，系统基准测试指标测试的计算机子系统的性能，而其他两类基准 测试指标则主要测试计算机执行种或个特殊应用的性能。

基准测试指标在用 户服务器选型工作中具有重要的作用，许多用户都根据它们来决定设备选型。

但 是全信书不如无书。

对基准测试必须持分为二的观点。

方面，虽然基准 测试的环境和用户的实际应用环境不完全相同，但是它们毕竟比较客观地反映了 计算机系统方面的性能，对性能评估和搞好服务器选型工作都有相当大的参 考价值另方面，任何基准测试指标都是在人为设定的特殊条件下得到的。

虽 然，设计基准测试的机构尽了很大的努力使得基准测试条件尽可能符合实际具 有代表性，但真实的应用环境规模大软件类型多其组合更是千变万化。

基准测 试的条件不可能完全反映实际应用的复杂性，基准测试指标不可避免地具有种 片面性。

因此，在进行设备选型时必须尽可能了解所使用的各项基准测试指标的 实际含义，包含产生它们的环境和测试方法等。

为了避免片面性，对服务器系统 的性能指标特性和厂商进行全面考察，将是搞好服务器选型工作比较科学和可 靠的方法。

第二章设计方案 系统设计原则 帮助用户建立套既能最大限度地满足用户实际需要且技术又处于领先地 位的高性能计算环境是公司为高性能计算用户设计方案的基本出发点。

认 为，高性能计算系统应具有处理大规模的复杂运算，尤其是浮点运算的能 力。

它将为提供优化工程设计分析验证的手段，最终实现提高设计 质量缩短开发周期降低开发成本。

方案设计以用户现场测试结果为基础，根据用户对未来应用模式及业务量需 求预测为前提，强调高性能以及可行合理和低风险。

架构设计和系统选型遵循 以下原则 先进性 本系统方案所采用的技术既要符合业界的发展方向，又要在未来几年内仍具 有很高的技术先进性，保持在同类系统中的领先地位。

这样有利于提高整个系统 的计算与处理能力。

有限投资获取最大计算性能 在有限的投资前提下，高性能计算系统应具有优秀的处理能力，它不仅具有 符合要求的峰值性能，更重要的是应具有稳定的应用性能 。

各种复杂的研究课题在本系统中能够得到准确， 快速的计算结果。

可扩展性 系统应具有很强的扩展能力。

随着对计算机系统性能的要求不断提高，该 计算机系统应具有扩展能力，并且容易实现。

开放性和兼容性 本计算机系统应符合公认的工业标准，包括体系结构，硬件网络， 操作系统，开发环境和开发工具等。

这样，便于和其他平台上的系统互操作。

应用软件丰富 本系统的平台上应具有丰富的软件资源，能够提供研究课题的解决方案和 相应的软件系统。

公司与高性能计算方面的软件开发商紧密合作，例如 ，等专业工程软件商等专业平台 软件商，不仅提供处理节点间的协调和通信的中间件，使整个系统节点能够真正 实现合作，负载均衡，还能针对不同应用需求，提供系列并行计算应用。

良好的技术支持 由于本系统是比较复杂的计算机环境，在使用过程中不可避免的会遇到 些技术问题。

当遇到这些问题时能够得到有效的支持，使问题得以圆满的解 决。

性能价格比优越 由于本系统比较庞大，价格因素也比较重要。

本系统在性能价格比方面在 同类系统中应具有明显的优势，对于三院三部来说在采购大型系统中应该考虑的 重要因素。

管理简单 尽量减少数据中心的设备管理难度。

总体方案结构 针对系统高性能计算应用的特点，结合与相关业务处室的沟通。

从满 足应用需求的角度出发，我们建议建立个高可扩展易管理的混合与 结构的高性能计算环境，整体方案架构如下 我们推荐采用台高档服务器作为计算 服务器，主要运行计算应用。

计算服务器采用高性 能高性能计算操作系统环境，并运行 动态资源管理工具对任务的资源分配进行管理和调度。

另外，采用节点通过高速互连的高性能计算集群 颗，内存，主要运行或计算应用。

高性能 计算集群配置个管理节点及个节点，并通过用户网络和管理网络进行互 联。

管理节点运行管理软件实现 中所有节点的集中管理配置激活关闭等，并通过软件对 用户提交的任务进行作业管理。

计算服务器和管理节点通过千兆以太网连接到三 部的骨干网中，各室工作组通过该网络申请计算资源和提交任务。

待三院三部存储区域网络建成后，计算服务器和 节点可通过扩展的光纤通道卡连接到中，满足高性能计算环境对存储性能和 空间的巨大需求。

计算服务器方案 内存配置数量计算 根据以上分析，计算服务器主要用于结构类计算任务，包括结构的设计 分析和仿真等。

服务器的选型应与用户现场测试服务器具有相同的结构和相 同的产品系列机型，即采用基于芯片的安腾服务器 系列产品，并根据未来几年内三院三部的计算需求配置适当的型号和内存数 量。

从测试结果上看，类应用对系统资源和开销是最大的，而用户使用 来进行部件和系统设计也是最多的，因此按此类应用的峰值性能需求来计 算出系统的配置，当然还应根据任务的并发情况来适当调整。

根据用户计算需求 的预测，该计算服务器应至少达到以下性能 同时运行个系统级任务每个万单元，计算时间不超 过小时夜间运行 部件级任务每个万单元的计算时间在小时内白天 运行 用户目前此类应用用户有人，按未来人来规划。

白天考虑个部件 级的并发。

计算依据上述要求和实测数据 实际测试结果个万单元任务，个 运行时间分秒 本次选择的芯片，性能比测试机配置芯片性能高 提供标准题的计算要求万单元的任务，要求内存 目录 第章概述 高性能计算环境发展的趋势 更高更全面的性能要求 向通用化方向发展 更加严格的预算约束 使用商品化部件 高性能计算应用的特点 高性能计算主机性能评价体系 第二章设计方案 系统设计原则 总体方案结构 计算服务器方案 内存配置数量计算 计算服务器型号及配置