曙光5000高性能計算機如何？突破230萬億次峰值運算能力

曙光5000A高性能計算機是國家863計劃高性能計算機及其核心軟件重大專項支持的研究項目,是面向網格的高性能計算機,可以為網格提供計算服務,同時也是面向信息服務的超級服務器,可以提供多目標的系統服務.曙光5000A采用網格技術,體系結構以構件性(Component)、標準性(Standard)、協 作性(Coordinate)為基準,采用服務化(Service)、安全化(Security)、專業化(Specialization)、智能化 (Intellengce)的3SI技術路線.

曙光5000A的第一套超大型系統將于08年11月份落戶“上海超級計算中心”,該系統的計算節點機采用四路四核AMD Barcelona (主頻2.0GHz)處理器,每個節點64GB內存,胖節點機采用八路四核AMD Barcelona(主頻 2.0GHz)處理器,每個節點128GB內存,整個系統由1650個節點組成龐大機群,共有6000顆CPU與100T海量內存,其理論浮點峰值為每秒230萬億次,采用20GB,延遲小于1.3us的Infiniband高速網絡進行互聯,采用了WCCS + SuSe Linux 雙操作系統.

曙光5000A已成功運行證券指數計算、電力安全評估、建筑工程抗震性評估、天氣預報、石油地震資料處理、核能開發利用、汽車碰撞、電磁輻射、計算流體力學、基因匹配與拼接、蛋白質結構分析和材料科學等領域的20多項應用.

作為面向國民經濟建設和社會發展的重大需求的網格超級服務器,曙光 5000A適用于各種大規模科學工程計算、商務計算.在大規模科學工程計算方面,可以擔綱電力電網安全評估、汽車碰撞、電磁輻射、石油勘探開發、氣象預報、核能與水電開發利用、各類航天器及飛機汽車艦船設計模擬、各類大型建筑工程安全性評估、生物信息處理等重任,在大規模商務計算方面,它可以為證券、稅務、銀行、郵政、社會保險等行業和電子政務、電子商務等提供服務.在大規模信息服務方面,它可以在各類游戲網站、門戶網站、信息中心、數據中心、流媒體中心、電信交換中心和大型企業信息中心中發揮作用.對基于海量存儲的數據大集中應用,完全兼容32位計算的具有64位地址空間的曙光5000A網格超級服務器更可大顯身手.

同時曙光 5000A還可以廣泛的應用于信息服務,電子政務,網絡游戲等商業應用.在這些領域,曙光5000A可以廣泛作為Web服務器,應用服務器,數據庫服務器.

曙光5000A可以在1秒鐘內是實時完成10000個5000萬瓦以上的并網發電機組,和22萬伏變電站構成的全國電網的電力安全評估,為避免類似美加大停電的電力故障提供決策支持,保證供電系統的穩定.

曙光5000A可以在30秒內完成上海證交所10年的1000多支股票交易信息的200種證券指數的計算,能夠實時提供金融衍生產品.

曙光5000A可以在3分鐘內,可以同時完成4次36小時的中國周邊、北方大部、北京周邊、北京市的2008年奧運會需要的氣象預報計算,包括風向、風速、溫度、濕度等,精度1公里,即精確到每個奧運會場館.

曙光5000A可以在6分鐘內,可以同時完成20次上海黃埔江過江隧道三維結構的地震數值分析的計算,能夠精細評估隧道的抗震性能.

曙光5000A系統峰值運算速度達到每秒230萬億次浮點運算(230TFLOPS),LINPACK運算速度超過每秒160萬億次浮點運算,是目前國內速度最快的商

用高性能計算機系統.曙光5000A使中國成為繼美國之后第二個能制造和應用超百萬億次商用高性能計算機的國家,也表明我國生產、應用、維護高性能計算機的能力達到世界先進水平.該系統在大規模機群計算和網格使能技術方面有所突破,形成了鮮明的技術特色,將我國通用高性能計算機系統的研制水平提升到一個新高度.

(1)突破230萬億次峰值運算能力

曙光5000A采用國際高性能計算機主流的機群結構,整個系統規模達到1650個節點,每個節點為4CPU的4核SMP系統,采用AMD Barcelona 2.0GHz處理器,峰值運算速度為230TFLOPS.整個系統通過兩套網絡互連,包括Infiniband、千兆以太網.系統的主要配置如下:

230T FLOPS峰值運算速度

6600個CPU

1650個結點

100TB內存

700TB存儲

兩套互聯網絡

曙光Gridview機群軟件

(2)高密度

對于大規模高性能計算機系統而言,如何提高系統密度并降低功耗是研制人員面臨的關鍵問題之一.為提高曙光5000A的系統密度,中科院計算所聯合曙光公司,研制了具有自主知識產權的4CPU 4核高密度刀片主板和基于該主板的世界上第一款7U高度的10片4路4核64位CPU的工業標準刀片服務器.該刀片服務器可以實現單機箱40CPU,160核的超高計算密度,并實現了單節點內部的并行計算.

(3)全自主

中科院計算所聯合曙光公司自主設計了包括主板,體系結構,刀片服務器,刀片機箱系統,網絡交換系統,水冷散熱系統在內的全部系統.曙光5000A的設計也完全符合中國刀片服務器標準.在自主創新的研制過程中,曙光在業界實現多個第一:

首次實現了4路16和的高密度刀片系統,

首次實現了單刀片機箱40克CPU的高密度機箱設計,

首次實現了基于DDR的Infiniband的交換結構,實現了20GB高速互聯和小于1.3us的低延遲.

首次采用了水冷散熱系統,降低了高性能計算機對機房系統的要求,降低了系統功耗.

(4)高效能

由于采用高密度服務器,曙光5000A能大約75平方米的占地面積內聚集230萬億次的計算能力,而其滿負載運行時不帶水冷系統功耗只有700千瓦,代水冷系統的功耗僅為1000千瓦.這一方面提高了機群系統的可擴展性,另一方面降低了整個系統地運行成本.

(5)高速互聯

曙光5000A采用基于DDR的 Infiniband高速網絡實現計算網絡和存儲網絡合一.實現了20GB的節點間傳輸速度,實現業界最快的小于1.3us延時.

(6)應用廣泛

曙光5000A不僅可以應用于高性能計算,還可以應用于信息服務,電子政務,網絡游戲等常見商業應用.

在高性能計算領域,曙光5000A可廣泛運行證券指數計算、電力安全評估、建筑工程抗震性評估、天氣預報、石油地震資料處理、核能開發利用、汽車碰撞、電磁輻射、計算流體力學、基因匹配與拼接、蛋白質結構分析和材料科學等20多個應用領域.

在商業應用方面,由于曙光5000A使用Suse Linux 和 WCCS ,可廣泛運行目前Linux和Windows下的主流的行業軟件.

曙光5000高性能計算機介紹

(7)節能

曙光積極響應世界環保組織節能減排得號召,在曙光5000A中采用了多項節能措施,使曙光5000A在滿負載運行時不帶水冷系統功耗僅700千

瓦,帶水冷系統的功耗僅為1000千瓦.

采用了低功耗的CPU,每年節電55萬度

采用了低功耗的內存,每年節電5萬度

采用了刀片結構,電源效率優化,每年節電100萬度

采用了水冷散熱體系,每年節電200萬度

采用了曙光自主研發的自適應功耗管理軟件, 每年節電200萬度

(8)高效冷卻系統

曙光5000A首次采用了水冷系統,通過使用水冷系統,降低了高性能計算系統對客戶機房的要求,同時提高了冷卻效率.水冷系統的設計實現了水電分離,保證了系統的安全性.同時水冷系統還包括備份的被動散熱系統,可以在水冷失效的情況下保證系統的正常運行,提高了系統的穩定性.

(9)高性價比

通過選擇AMD Barcelona和自行研制的主板,曙光5000A的價格優勢更是十分顯著,是新型信息化思路的產物,能大幅降低高性能計算機的成本,使曙光5000A具有很好的性能價格比.

在曙光5000A的研制過程中,曙光公司延續了以往艱苦奮斗的精神,使得曙光5000A具有極高的性能價格比.實現230萬億次的計算速度的曙光5000A總造價約2億元.

(10)自主創新的管理軟件

在大型機研制過程中,曙光不僅追求最快,同時也在系統管理方面最求完美.曙光5000A中,曙光自主開發了Grid View 集群管理管理系統.曙光新一代Gridview大型機綜合管理系統提供統一的集中式監控平臺,具備可擴展性、集成性、可靠性和易用性,提供對各種商用、自己研發的管理工具的集成接口,包括直接以Portal的方式集成和抽取各已有管理工具的監控數據以便上層平臺能夠分析利用,從而滿足同時對分布式廣域局域網高效能百萬億次可擴展計算機的環境、硬件、軟件等各方面進行監控的需求.曙光Gridview大型機綜合管理系統具有高可靠性,具有一定容錯性和健壯性,使得當部署運行環境等發生異常時系統能夠運行在可控的范圍內,并進行準確的異常定位提示.系統具有易用性,提供簡單靈活的系統部署,人性化的界面和功能設計,方便最終用戶的使用,包括靈活方便的個性化設置、多樣的內容展現形式.管理系統同時提供個性化、自定義報表輸出功能.曙光新一代GridView 可有效解決大型機管理的復雜性問題,保障了管理的擴展性、可靠性、自主性和貼近應用需求.

Grid View管理系統不僅適用于曙光5000大型群集系統,也是用于全系列的曙光服務器.

(11)與國際廠商AMD、微軟戰略合作意義重大

通過曙光5000A項目,計算所、曙光公司與AMD公司進一步加強了戰略合作關系.采用AMD Barcelona處理器,使中國用戶能更早地、更廉價地、更容易地得到64位計算能力;同時引入充分競爭,為中國用戶帶來更多的技術選擇,更大的價格利益,并從國家利益的高度有利于改善中國計算機產業的格局.

通過曙光5000A項目,曙光公司與微軟公司建立了戰略合作關系.采用微軟的WCCS服務器,提供了用戶的管理友好性,同時也讓曙光5000A可以運行Windows下的大量行業軟件.