【文章內(nèi)容簡介】 根據(jù)任務的并發(fā)情況來適當調(diào)整。根據(jù)用戶計算需求的預測，該 SMP 計算服務器應至少達到以下性能： 1) 同時運行 56 個 ANSYS 系統(tǒng)級任務（每個 600 萬單元），計算時間不超過 12小時（夜間運行）； 2) 部件級 ANSYS 任務（每個 200 萬單元）的計算時間在 12小時內(nèi)（白天運行）； 用戶目前此類應用用戶有 5人，按未來 10 人來規(guī)劃。白天考慮 45個部件級的并發(fā)。 計算依據(jù)上述要求和實測數(shù)據(jù)： ? ANSYS 實際測試結(jié)果： 1個 7 萬單元任務， 4 個 CPU， 8GB RAM，運行時間： 2分 15 秒； ? 本次選擇 的芯片，性能比測試機配置芯片性能高； ? ANSYS 提供標準題的計算要求： 600 萬單元的任務，要求 20GB 內(nèi)存； ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 13 系統(tǒng)級并發(fā)任務對 CPU 數(shù)目要求如下： 6任務 *(600 萬 /7 萬 )*()*(2 分鐘 /720 分鐘 )*4CPU= 結(jié)論：對于在 12 小時內(nèi)完成 6 個系統(tǒng)級任務，按每個任務分配 1 個 CPU，共需 6個 CPU 即可實現(xiàn)。如果每個系統(tǒng)級任務分配 2個 CPU，共占用 12顆 CPU，只需不到 6個小時即可完成計算。 部件級并發(fā)任務對 CPU 數(shù)目要求如下： 5任務 *(200 萬 /7 萬 )*()*(2 分鐘 /90 分鐘 )*4CPU=11CPU 按每個任務分配 23個 CPU，共需 11 個 CPU。 結(jié)論：對于在 小時內(nèi)完成 5個系統(tǒng)級任務，共需 11 個 CPU 即可實現(xiàn)。 整個系統(tǒng)配置 CPU 數(shù)目如下： 按照白天在 個小時內(nèi)完成 5 個并發(fā)部件級任務和晚上并發(fā) 6 個系統(tǒng)級人物的最大要求，考慮其他應用如 Nastran、 Marc、 LSDyna 任務的并發(fā)計算要求，建議本次 SMP 系統(tǒng)的 CPU 配置總數(shù)為 12 個。 系統(tǒng)對內(nèi)存的要求如下： 我們以 ANSYS 應用對內(nèi)存的要求作為估算標準。 1700 萬單元 ANSYS 標準題的內(nèi)存要求約為 60GB。對于本系統(tǒng)來說，系統(tǒng)最大負荷時的并發(fā)任務量總計最大為 6 x 600 萬單元，因此，我們建議本次 SMP 系統(tǒng)內(nèi)存配置為 128GB。 SMP 計算服務器型號及配置 根據(jù)以上分析，我們配置 16CPU 和 128GB 內(nèi)存的 HP Integrity rx8620 安騰 ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 14 服務器作為 SMP 計算服務器，并安裝在 2 米高機柜內(nèi)。 HP Integrity rx8620 具有 、 64GB/s 內(nèi)存帶寬和 的 I/O 總線帶寬，非常適合做高性能計算服務器，并最多可支持 32 個 CPU 及擴展至 256GB 內(nèi)存。 HP Integrity rx8620 如下圖所示： 除了滿足上述用戶的計算要求外，配置 16CPU 和 128GB 內(nèi)存的 rx8620 計算服務器還可勝任超過單任務 3000 萬以上單元的系統(tǒng)部件的計算，并在 412 小時內(nèi)得到計算結(jié)果。 HP Integrity rx8620 計算服務器的配置如下： 服務器型號 HP Integrity rx862032 處理器 12*Itanium2 內(nèi)存 128GB HD SyncDRAM 內(nèi)存 硬盤 4*146GB 硬盤 網(wǎng)絡接口（內(nèi)置） 1*10/100/1000BaseT，接用戶網(wǎng)絡 1*10/100/1000BaseT，接管理網(wǎng)絡 擴展網(wǎng)卡 1*10/100/1000BaseT，接所骨干網(wǎng) DVDROM 1*DVD+RW ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 15 機柜 1*Rack System/E 41U， PDU 電源風扇 N+1 熱拔插電源風扇 軟件配置 HPUX 11i v2 TCOE 操作系統(tǒng)（無限用戶許可） HP WorkLoad Manager(WLM)動態(tài)資源管理器 HP MirrorDisk/UX 磁盤鏡像軟件 C/C++/Fortran 編譯器 配置的 HP Integrity rx8620 還有 13 個可擴展的 PCIX插槽，未來可配置2塊 Fiber Channel 2Gb適配器分別連接至 SAN(存儲區(qū) 域網(wǎng)絡 )上，以獲得高性能的數(shù)據(jù)訪問及所需的及可擴展的存儲空間。 HP Integrity rx8620 最多可擴展 32 個 PCIX插槽，滿足 I/O 擴展的需要。 基于 EPIC 的安騰芯片技術 針對高性能計算應用對高性能的需求， HP 在系統(tǒng)設計上允許通過使用不斷更新的 IPF 系列產(chǎn)品、采用先進的芯片組、使用更高性能的基礎節(jié)點、支持更多的節(jié)點和提供更高的帶寬等多種途徑擴展系統(tǒng)的規(guī)模，提供高性能和最大的性能擴展空間，滿足當前和為適應當前飛速發(fā)展的計算需要 , 一個高性能計算的全新時代應運而生 , 而 HP正是以其基 于第二代 Itanium2處理器的安騰服務器執(zhí)業(yè)界之牛耳。未來各種高端應用的需要。 具有革命意義的安騰處理器家族架構(gòu)由 HP 與 Intel 共同研制開發(fā) , 它基于全新的 EPIC 體系結(jié)構(gòu) , 降低了平臺的成本 , 提高了其性能和可擴展性 . 基于Itanium2 的 HP 系統(tǒng)的速度比上一代產(chǎn)品快兩倍 , 輕松超越 IA32 和基于標準RSIC的系統(tǒng)的性能 . 基于 Itanium2的惠普服務器能夠提供更強大的功能 , 更多的應用 , 附加的特性 , 以及更廣泛的解決方案。 IA－ 64 體系結(jié)構(gòu)在吸收 RISC 體系結(jié)構(gòu)經(jīng)驗教訓基礎上另辟蹊徑，一開 始就走開放性的道路，充分利用現(xiàn)代芯片制造工藝發(fā)展成果、提供足夠的資源；同時， ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 16 通過力爭成為新的高端工業(yè)標準、擴大批量來降低成本。它的基本設計思想是：提供一種新的機制、充分利用硬軟件協(xié)同能力來提高指令并行度：一方面大力開發(fā)先進的編譯程序，消除程序中的條件轉(zhuǎn)移指令、并基于猜測機制越過轉(zhuǎn)移和存儲指令界限調(diào)度指令的執(zhí)行次序，把程序員利用串行語義編寫的源程序轉(zhuǎn)換成由可并行執(zhí)行指令段序列組成的目標程序；另一方面使得處理器具有足夠資源和智能，來紀錄編譯程序所發(fā)現(xiàn)的程序中可并行執(zhí)行指令段之間的劃分信息，并保證在程序運行過程中 發(fā)現(xiàn)猜測和調(diào)度有錯時仍然給出正確結(jié)果。對 IA－ 64 體系結(jié)構(gòu)處理器來說，所執(zhí)行的目標程序中可并行執(zhí)行的指令段已經(jīng)由編譯程序顯性地標識出來了、指令間的數(shù)據(jù)相關性和過程相關性也已經(jīng)由編譯程序消除了，使得處理器只需使用相對簡單的邏輯來實現(xiàn)很高的指令級并行度（ ILP）。相反，傳統(tǒng)的 RISC 處理器沒有足夠的資源來紀錄編譯程序所產(chǎn)生許多有用的信息，也沒有充分利用現(xiàn)代編譯程序強大的對程序執(zhí)行過程的調(diào)度能力。雖然在 RISC 體系結(jié)構(gòu)下，設計師們也使用編譯程序來優(yōu)化目標程序、為處理器提高 ILP 創(chuàng)造條件。但是，處理器所執(zhí)行的基本上 是隱性并行和包含大量相關性的目標程序，發(fā)現(xiàn)并行、線路預測、動態(tài)調(diào)度等提高 ILP 的無序執(zhí)行技術、完全是由處理器硬件利用復雜的芯片邏輯來實現(xiàn)的。盡管兩種體系結(jié)構(gòu)之間存在著許多差別，但是執(zhí)行顯性并行或者隱性并行目標程序是其中最主要的本質(zhì)差別。所以最初發(fā)明這種新體系結(jié)構(gòu)的惠普公司把它稱為顯性并行指令計算（ EPIC）體系結(jié)構(gòu)。 ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 17 除了強有力的編譯程序外， IA－ 64 體系結(jié)構(gòu)微處理器必須提供足夠的資源來實現(xiàn) EPIC 設計思想、提高并行度和實現(xiàn)高性能，包括： 新穎的指 令集：允許編譯程序產(chǎn)生由并行指令段組成的目標程序，并紀錄指令段間的劃分； 大寄存器空間：為編譯程序通過寄存器換名等技術消除相關性、產(chǎn)生盡可能在寄存器中進行運算的優(yōu)質(zhì)目標程序提供充分的余地； 具有足夠長度的指令：便于在指令中訪問大寄存器空間中多個寄存器和消除程序中轉(zhuǎn)移指令； 足夠的指令發(fā)送端口和派送網(wǎng)絡：用于提高每個時鐘周期發(fā)送到指令數(shù)和提高發(fā)送到速度和效率； 多種類型的新型寄存器：允許編譯程序越過條件轉(zhuǎn)移和存儲指令的界限調(diào)度目標程序中訪問內(nèi)存指令的位置、消除相關性，并彌補調(diào)整位置所產(chǎn)生的錯誤； 更多的浮點執(zhí) 行部件：有利于處理器實現(xiàn)高并行度的浮點計算； 更多的整數(shù)和多媒體運算執(zhí)行部件：有利于處理器實現(xiàn)高并行度的整數(shù)和多 ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 18 媒體信息處理； 更多的芯片上高速緩存：有利于提高緩存命中率、降低內(nèi)存延遲； EPIC 體系結(jié)構(gòu)處理器提供的寄存器資源 IA －64 的EPIC 體 系結(jié)構(gòu)是 對傳統(tǒng)RISC 體 系結(jié)構(gòu)的 重大革新， 許多方面 突破了 RISC 體系結(jié)構(gòu)的局限、發(fā)展了 RISC 體系結(jié)構(gòu)，為利用新制造工藝和技術、按照摩爾定律預示的速度提高處理器性能提供了可靠的保證。 ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 19 高性能計算環(huán)境 HPUX 11i TCOE HP Integrity rx8620 采用 HP_UX 11i V2(現(xiàn)在成為唯一可支持安騰芯片的64位 UNIX操作系統(tǒng) )操作系統(tǒng) (TCOE)提供高性能計算環(huán)境的基礎 ,并配合相應的系統(tǒng)管理軟件、語言編譯器、并行模式、相關數(shù)學庫 ,還可支持目前流行的各種第三方高性能計算商業(yè)軟件包和應用軟件包 ,例如 Platform 的 LSF(負載平衡軟件 )和 checkpoint, Etnus 的 TotalView, Pallas 的 Vampir 及 Gaussian 等等 ,這些可根據(jù)實際要求靈活 配置 , 以運行高性能計算應用程序和商業(yè)軟件 (含數(shù)據(jù)庫軟件 )。 HP_UX11i系統(tǒng)下的 C,C++和 Fortran編譯器展示出卓越的實際應用性能 , 操作系統(tǒng)庫充分利用了 Itanium2 架構(gòu)的先進技術 ,其中包括 : MLIB。 一系列子程序 , 為科學和技術計算提供了常用數(shù)學軟件 , 并針對Itanium2 架構(gòu)進行了優(yōu)化 。 HP MPI。 實現(xiàn)對 Itanium2 架構(gòu)信息傳遞接口的高性能 , 為開發(fā)人員提供了API 和軟件庫來支持下有效 ,可移植的并行信息傳遞的應用 , 是分布式計算的理想選擇。 計算任務提交及管理 所有向 HP Integrity rx8620 計算服務器提交的任務其所需的 CPU 內(nèi)存等系統(tǒng)資源是通過 HP Workload Manager(WLM)動態(tài)資源管理工具來進行管理的。 HP Workload Manager(WLM)是一個非常簡單、高效、易用的資源分區(qū)和管理工具，通過它，系統(tǒng)管理員可根據(jù)計算服務器的資源情況及提交任務的優(yōu)先級給使用用戶靈活分配和調(diào)度 CPU、內(nèi)存及 I/O 等系統(tǒng)資源，當更高優(yōu)先級的任務提交后， HP WLM 可動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)資源的分配，保證高優(yōu)先級的任務獲得所需的資源。 ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 20 HP WLM 動態(tài)資源管理可通過本地或遠程終端進行管理，其界面如下圖所示。 ***高性能計算系統(tǒng)方案建議書 中國惠普有限公司 21 HP rx8620 計算服務器的特點和優(yōu)勢 HP Integrity rx8620 是具有非常高性能價格比的 SMP 計算服務器，非常適合三院三部的結(jié)構(gòu)類計算任務的運算。其特點和優(yōu)勢如下： 1) 業(yè)已經(jīng)測試證明的結(jié)構(gòu)類高性能計算架構(gòu) 用戶現(xiàn)場測試結(jié)果表明， HP Integrity安騰服務器的架構(gòu)最適合作為 Ansys、Nastran、 Marc 等應用的計算平臺。 2) 優(yōu)越的系統(tǒng)架構(gòu)和 CPU 芯片技術優(yōu)勢 與用戶現(xiàn)場測試服務器的架構(gòu)相同的 HP Integrity rx8620高端 SMP服務器，提供更高的系統(tǒng)帶寬、內(nèi)存總線帶寬和 I/O 總線帶寬?；谶@樣的架構(gòu)， HP Integrity rx8620 可為計算應用帶來更高的性能和更好的加速比。 另外， HP Integrity rx8620 采用基于 EPIC（顯式并行指令計算）技術的Itanium2 MP 芯片（注：非 Itanium2 DP 芯片），擁有更大的內(nèi)存帶寬和系統(tǒng)帶寬。與 RISC 和超標量技術不同， EPIC 技術是在程序編譯階段即實現(xiàn)指令的并行，這為強調(diào)并行的高性能任務實現(xiàn)更高的計算性能提供了基礎。 3) 多操作系統(tǒng)支持 以及硬件分區(qū)技術給用戶更多的靈活性 HP Integrity rx8620 可支持 HPUX、 Linux 和 Windows 等操作系統(tǒng)，并支持在同一機箱內(nèi)劃分成 1至 4 個完全電隔離的硬件分區(qū)（ nPars）。這樣，在需要的情況下，用戶可靈活配置不同大小的硬分區(qū)及分別運行相同或不同的操作系統(tǒng)，從而給與用戶最大的系統(tǒng)使用靈活性。 4) 易管理的高性能計算環(huán)境 HPUX 11i TCOE HPUX 11i TCOE 提供高性能、高可靠及安全的 UNIX 操作系統(tǒng)基礎環(huán)境，并提供 HP 高性能 C/C++和 F