面向超级计算机系统的可视化综述

随着科技飞速发展,超级计算机系统不断向着更大规模迈进,给系统使用和维护带来困难.可视化技术以直观易懂的方式展示超级计算机系统的运行状态、异常情况等,让用户更加深入地理解系统内部运行机制,有助于更好地使用和优化系统.通过文献调研,分析了超级计算机系统可视化的相关工作,并根据系统使用流程将其分为状态监控、性能优化和系统维护3个方面.分析表明,可视化在状态监控方面可帮助分析系统运行时内部进程和数据的状态;在性能优化方面可帮助定位性能瓶颈并优化;在系统维护方面可帮助发现运行异常以及对异常溯源.最后,详细阐述了未来超级计算机系统可视化在大规模数据处理、全局优化、下游任务迁移等方向上面临的机遇和挑战.

欧洲新兴超级计算机概览

超级计算机对于科学研究至关重要,特别是在人工智能领域,它有着广阔的应用前景。近年来,欧洲积极发展超级计算机,以此推动数字化转型。欧洲新兴世界级超级计算机Mare Nostrum 5的建成,或将支撑欧洲在药物和疫苗、气候变化、工程、材料科学和地球科学等领域的研究。

基于超级计算的大规模跟踪式光伏发电阵列风压分布研究

首先对与跟踪式光伏组件结构相似的单个定日镜进行风洞测压试验和CFD数值模拟,然后将两种方法获得的结果进行对比,验证了该文所采用的CFD数值方法的可靠性。其次建立3种不同长宽比的跟踪式单体光伏组件模型,研究单体光伏组件在0°风向角下长宽比对其平均风压分布的影响。最后建立大规模太阳能跟踪器光伏阵列模型,对5种具有代表性意义的工况(来流风向角:0°、45°、90°、135°、180°)进行模拟研究,得到B类地貌风场条件下光伏组件群代表位置处光伏组件的平均风压系数分布规律。研究结果表明:来流风向角不同,光伏组件群中不同位置的光伏组件风压分布有所区别;45°和135°斜风向角下光伏组件所受平均风压最大,即45°和135°为最不利风向角;光伏组件群四周位置为组件群最不利受力位置。

超级计算:探索未知的无尽之旅

超级计算,对普通民众而言,是一个“高大上”的名词,代表着全世界最强大的计算机,以及基于强大硬件之上的复杂科学计算软件;而对于各领域的科学家和工程师而言,它又是在数字世界里延展我们探索未知世界能力的重要工具。

超级计算支持的高职程序设计课程混合式教学模式探析——以“Python数据采集与分析”为例

为响应疫情期间教育部“停课不停学”的号召和适应“互联网+”时代的教学,以“Python数据采集与分析”为例,探索超级计算支持的高职程序设计课程混合式教学模式。该课程采用“线上线下混合教学+翻转课堂”的模式进行教学,主要采用项目为导向、任务为驱动的教学策略,学生使用校企合作应用级项目“智能公交”工作中的真实运行数据进行数据分析,解决真实问题,完成项目实操任务。教学中创新地将世界顶级水平的超级工作站NVIDIA DGX Station用于教学中,支持教学中数据分析的高性能计算。教学团队自主研发过程蓝图建模工具和在线实训平台,前者使编程过程可视化,帮助学生重视编程内部的逻辑、细化编程流程;后者能有效支持线上线下混合教学,教师可直接在后台实时跟进学生完成情况。

无边的挑战:超级计算机的新一轮革命

日前,澳大利亚科研团队宣布成功研发一台完全模仿人脑的超级计算机DeepSouth。该超算预计于2024年4月投入运行,将首次在全球范围内实现超级计算机模拟数十亿神经元和数万亿突触网络的壮举,其性能之卓越开创了新纪元。在智能科技成为主导力量的当下,算力正变得像水和电一样不可或缺,是推动社会进步的核心力量。那么,什么是超级计算?模仿人脑的超级计算机有何特殊之处?未来的超算又将走向何方?

巴斯夫凭借更强大超级计算机提升研发力量

最近,巴斯夫已在其路德维希港基地启动了一台拥有3 petaflops计算能力的超级计算机,这台超级计算机比其拥有1.75 petaflop算力的前身更为强大(1 petaflop等于每秒1千万亿次浮点运算)。这台全新超级计算机由慧与科技公司(HPE)制造,并采用AMD处理器(CPUs)。它具备基于温水水冷技术的创新冷却概念,该系统将超级计算机组件中产生的热量直接吸收并传输,从而大大降低所需能量,减少运行成本。

巴斯夫凭借更强大超级计算机提升研发力量

巴斯夫已在其路德维希港基地启动了一台拥有3 petaflops计算能力的超级计算机,这台超级计算机比其拥有1.75 petaflop算力的前身更为强大(1 petaflop等于每秒1千万亿次浮点运算)。除了现场的超级计算机,巴斯夫还计划使用云计算能力。这台全新超级计算机由慧与科技公司(HPE)制造,并采用AMD处理器(CPUs)。它具备基于温水水冷技术的创新冷却概念,该系统将超级计算机组件中产生的热量直接吸收并传输,从而大大降低所需能量,减少运行成本。全新巴斯夫超级计算机与它的前身一样被命名为Quriosity,是世界上最大的用于工业化学研究的超级计算机。

超级计算技术赋能工业仿真软件创新发展

工业仿真软件是对工业产品进行计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件。随着工业仿真软件功能和性能的不断提升,仿真模型的复杂度与计算精度不断增大,其模拟仿真过程需要基于强大算力加速建模分析过程,超级计算赋能工业仿真效果显著。本文分析总结了超级计算技术与工业仿真软件融合发展的优势,以及目前在应用方面存在的问题,并对如何更好发挥超算价值,助力工业仿真软件创新发展提出相关建议。

能源工业最强大的超级计算机及下一代量子超级计算机

据报道,目前能源工业最强大的超级计算机是意大利能源集团埃尼(ENI)的HPC5系统。而且,埃尼已着手筹划将下一代量子超级计算机用于能源行业。2022年11月14日,国际TOP500组织发布世界超级计算机500强排行榜,埃尼的HPC5系统位居第十三,是世界上工业领域最强大的超级计算机。

超级计算机首次对原子进行逐个模拟

据报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家首次利用超级计算机对原子进行逐个模拟,揭示了抗生素杀死细菌的细节,以及活细胞中其他分子机制的过程。这项研究为改进抗生素性能、设计新抗生素对抗细菌耐药性,以及开发针对新冠等病毒的疫苗开辟了新途径。相关论文发表于最新一期《自然·通讯》杂志。研究团队指出,信使核糖核酸(mRNA:Messenger RNA)的代码携带着信息,可在细胞中产生特定蛋白质。核糖体通过从mRNA中读取代码来获得遗传信息。

超级计算系统互连网络带内管理的实现与评测

互连网络是超级计算系统的关键部件,其易管理性将直接影响整个系统的RAS特性(可靠性、可用性和服务性)."天河二号"超级计算系统采用了定制的高速互连网络,该网络由大约5856块网络交换芯片NRC和18 304块网络接口芯片NIC构成,其互连规模极其巨大.为了实现对系统内众多网络芯片及其端口的高效率配置和监控等管理操作,该互连网络采用了基于带内的网络管理技术.该文描述了带内网络管理的设计与实现,具体包括网络管理功能、网络管理总体结构、带内管理描述符格式与报文处理流程、管理软件的总体框架等.基于部署在国家超级计算广州中心的实际系统,该文对"天河二号"互连网络带内的管理进行了测试,测试结果证明了带内管理的高效性.

面向大数据应用挑战的超级计算机设计

在大数据时代,大数据处理给面向高性能计算设计的超级计算机带来计算、存储、通信、编程等软硬件体系结构方面的挑战.对此在分析目前主流学术界和工业界相关研究成果的基础上,介绍了天河二号超级计算机系统针对大数据处理应用所采用的新型异构多态体系结构、自主定制高速互连网络、混合层次式存储系统、混合计算框架等多种优化措施,为大数据时代的超级计算机设计提供有意义的参考.

超级计算环境计算配额系统设计和实现

在超级计算环境中,为避免计算资源滥用,确保每个用户有机会利用超级计算机求解生产、科研中的复杂问题,产出更多成果,在定期采集、解析作业日志的基础上,通过LSF API、shell编程,设计和实现了一套计算配额系统,用于对用户计算资源的配额、限制及使用情况统计分析。该系统已运行于中国科学院超级计算环境百万亿次超级计算机深腾7000中,效果良好。

超级计算机机箱的热流场特性研究和优化设计

采用计算流体力学(CFD)方法研究机箱在强制对流条件下的流场和热场特性。对影响机箱温度的元件布局、平板散热器结构、气流通道净空间距、环境温度等因素进行了研究和优化,获得了芯片温度对翅间距、翅厚、风道净空间距、环境温度的量化依赖关系;总结出了以上参数的优化值以及平板散热器翅间距和翅厚设计的经验值范围。

网络并行超级计算系统THNPSC-1

网络并行计算 (也称集群式计算 )是实现高性能计算的重要方式 ,该文介绍了一个清华大学研制的网络并行超级计算系统 THNPSC- 1.它是由 Pentium III SMP计算结点组成 ;网络互联采用两种高速网 :一种是自制的具有动态仲裁与路由寻经的交叉开关网络 THNet,另一种是 10 0 Mpbs的 Ethernet.THNet中的交叉开关 THSwitch是用 15万门的 AL TERA FPGA芯片构成 ,THNet还包括具有 DMA引擎的网络适配器 THNIA .THNet每一端口可以提供数据传输率为 1.0 5 6 Gbps,其聚合频宽可达 8.4Gbps;采用固定用户缓冲和扩展的主动消息传递等方法 ,THNet执行用户层的消息传递 ,旁路操作系统的系统调用 ,做到零拷贝的消息传递 .乒乓测试结果表明 :单向消息传递延迟可减少到 8μs.THNet软件包括 THNIA驱动程序和支持用户层通信的函数库 .此文对相关工作进行了简要对比 。

基于统一资源管理的超级计算机系统节能方案

从系统级节能角度出发,结合天河一号超级计算机系统硬件架构特点,通过将计算、通信、冷却、供电等各种系统资源有机结合在一起,制订统一的资源管理架构,应用最近最少使用(LRU)等多种管理策略对系统资源进行集中管理,有效降低系统能耗。

E级超级计算机故障预测的数据采集方法

面向未来E级超级计算机,提出用于故障预测的数据采集框架,能够全面采集与计算结点故障相关的状态数据。采用自适应多层分组数据汇集方法,有效解决随着系统规模增长数据汇集过程开销过大的问题。在TH-1A超级计算机上的实现和测试表明,该数据采集框架具有开销小、扩展性好的优点,能够满足未来大规模系统故障预测数据采集的需求。

天河超级计算机上超大规模高精度计算流体力学并行计算研究进展

高性能计算(HPC)技术的迅猛发展为大规模复杂计算流体力学(CFD)应用提供了重要支撑。近年来,“通用处理器+众核加速器”的异构体系结构已成为研制超大规模高性能计算机的重要技术途径之一。异构高性能计算机不仅包含海量的异构处理器核,同时具有异构存储层次、通信方式和编程环境,极大增加了CFD等并行应用开发、优化的难度。国防科技大学是我国高性能计算机系统研制与应用开发的基地,长期以来,学校CFD应用软件团队依托天河/银河系列超级计算机开展了超大规模复杂CFD并行计算和性能优化研究,突破了异构协同并行计算等一系列关键技术,初步实现了HPC与CFD的深度融合,有力支撑了我国几套重要的In-house CFD软件在天河/银河系列超级计算机上的高效超大规模并行应用。归纳总结了天河超级计算机上超大规模高精度CFD并行计算研究进展,并对未来E级超级计算机上CFD并行应用开发进行了分析展望。

基于用户反馈机制的超级计算CAE云平台计费模型设计

针对传统CAE云平台中计费算法未考虑用户行为与反馈等缺陷以及传统计费模型的模式单一、无法支撑差异化服务、业务灵活性差等缺点,建立一种插件式的超级计算CAE云平台计费模型,提出一种基于用户反馈机制的计费算法。插件式计费模型以服务为基本单位,通过插件的形式为用户的服务提供不同的计费方案,从而解决了传统计费模型的模式单一、灵活性差等缺陷,增强超级计算CAE云平台的业务动态性。基于用户反馈的计费算法能够根据用户的历史行为和反馈情况,动态调整用户的计费参数,实现了根据用户的活跃度和重要性来减少服务费用的目的,保证了服务质量,提升了用户体验。