高性能科学计算的特征分析及其实用方法研究

任何高性能科学计算(HPC)课题都是一项复杂的系统工程,其具体的应用效率要受到来自硬件和软件等许多因素,主要如并行算法、流水线技术、层次存储器技术和网络互联结构等的制约,诸因素既互相独立又互相关联。本文从一个典型的高性能科学计算——格点量子色动力学研究模型入手,在分析了HPC所涉硬软件存在的一些共性特征的基础上,总结出一些能够改善高性能科学计算应用效率的方法。通过对这些方法长期的应用实践和专门实验,证明它们是有效的。

跨地域高性能科学计算及其可视化的设计和实现

1引言 高性能计算(High Performance Computing,HPC)技术对于提高国家科技水平、增强国家实力,都具有重要意义.美国的高性能计算计划HPCC和ASCI[1]分别是在布什和克林顿总统参与下制定的.在科学技术方面,高性能计算是推动大规模科学与工程计算的不可缺少的工具平台;它可应用于新材料分子结构计算、飞行物流体/固体力学的计算、高精度石油勘探的计算、人类基因组计划、分子动力学计算,等等.

高性能科学计算的并行程序设计方法研究

由不同高性能RISC处理器及其构成的超级计算机系统，其基准性能和体系结构是不尽相同的，而且一种计算机体系结构的寿命也就只有3～5年时间，这将使得大多数付出巨大代价且在特定平台上开发成功的高性能科学计算程序往往会因为机型的改变而不能运行或不能很好运行，因此，人们迫切需要通用化程序，文中通过对在几种主流超级计算机上大量的测试数据的分析，指出了消息传递模式与指令级并行性对提高并行程序通用化程度的重要影响,同时也对利用网络化虚拟集群计算机资源从事高性能科学计算的可行性进行了讨论。

QCD研究与高性能科学计算——域分解、函数分解和并行程序设计技术

量子色动力学 ( Quantum ChromoDynamics,QCD) 研究是一个典型的高性能科学计算问题,它被美国著名的高性能计算与通信计划(HPCC)列为世界级重大挑战性课题之一.由于Fermion矩阵处理等对时空性能指标的超级要求,必须寻找新的计算机求解技术才能推动研究的进展.文章提出并分析了域分解和函数分解方法、方法导致的MIMD模式和并行程序设计技术.在Exemplar SPP1200／XA(简称SPP1200)系统上的测试表明,这些方法和技术对QCD的进一步研究具有重要的意义.

聚焦百亿亿次可扩展并行计算难题 促进我国高性能科学计算能力提升——E级计算可扩展高效能并行算法及算法库研究

高性能计算能力是国家综合国力和信息化建设水平的重要体现,是国家创新体系的重要组成部分,是国家科研实力的重要标志之一。由国防科技大学计算机学院牵头承担的国家重点研发计划“E级计算可扩展高效能并行算法及算法库”项目(项目编号:2017YFB0202100)主要针对百亿亿次可扩展并行计算问题,研究超大规模网格高效生成方法、可扩展并行求解器和共性基础算法,研制能够高效使用百万核量级的高效能并行算法库,促进高性能计算机和大规模科学计算的协调发展。

实用的机群监控系统

在研制遥感图像并行处理系统的过程中,发现当前的机群监控不能为高性能计算的调试和运行提供足够支持。通过将MPI库编写的并行程序的运行状态反映在机群监控界面上,能为图像处理模块的调试和运行监测提供了方便。基本原理是将被监控项目记录在一个单独的动态汇聚表中,通过动态增删监测条目来记录需要交换的数据包括对某个特定的MPI进程的监控数据,同时,与Ganglia中Gmon实现的gmond相比较,由于所有的数据传输都是由上层节点的订阅发起的,在没有用户使用监控界面的时候,可以减少数据传输量和网络占用。

稀疏矩阵向量乘的自动调优

分析稀疏矩阵向量乘(SpMV)程序优化的难点,介绍两个自动调优的代表性工作:基于预实现模板的SMAT和从头设计程序的AlphaSparse。详细介绍了它们的设计思路、实现细节、测试结果以及各自的优缺点。最后,对SpMV自动调优的发展趋势进行了分析和预测。

惠普先拔头筹 安腾2切入教育行业

高性能科学计算代表了计算机领域的最高技术层面。我国一直在深入开展高性能科学计算应用的普及工作,惠普也一直积极参与其中。惠普和英特尔认为教育行业是基础科学研究工作的主要领地。因此,教育行业是高性能科学计算应用和普及最佳领域。惠普和英特尔一直鼎力支持国内高校在高性能科学计算方面的研究,并曾赠送安腾服务器,以期大幅提高国内的基础研究环境。最近,中国地质大学和华中科技大学率先选择惠普安腾2产品作为其高性能科学计算解决方案。这是安腾2产品首次以商业方式进入高校科研领域,是惠普和英特尔普及高性能科学计算应用的第一个教育行业案例。