【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 現(xiàn)Cluster 中所有節(jié)點(diǎn)的集中管理、配置、激活/關(guān)閉等，并通過(guò) OpenPBS 軟件對(duì)用戶提交的任務(wù)進(jìn)行作業(yè)管理。SMP 計(jì)算服務(wù)器和 Cluster 管理節(jié)點(diǎn)通過(guò) 1000BaseT 千兆以太網(wǎng)連接到三部的骨干網(wǎng)中，各室工作組通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)計(jì)算資源和提交任務(wù)。待三院三部存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）建成后，SMP 計(jì)算服務(wù)器和 Cluster I/O ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)12節(jié)點(diǎn)可通過(guò)擴(kuò)展的光纖通道卡連接到 SAN 中，滿足高性能計(jì)算環(huán)境對(duì)存儲(chǔ)性能和空間的巨大需求。 SMP 計(jì)算服務(wù)器方案 CPU 內(nèi)存配置數(shù)量計(jì)算根據(jù)以上分析，SMP 計(jì)算服務(wù)器主要用于結(jié)構(gòu)類計(jì)算任務(wù)，包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析和仿真等。SMP 服務(wù)器的選型應(yīng)與用戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試服務(wù)器具有相同的結(jié)構(gòu)和相同的產(chǎn)品系列機(jī)型，即采用基于 Itanium2 芯片的 XXXXXX Integrity（安騰）服務(wù)器系列產(chǎn)品，并根據(jù)未來(lái)幾年內(nèi)三院三部的計(jì)算需求配置適當(dāng)?shù)男吞?hào)和 CPU 內(nèi)存數(shù)量。從測(cè)試結(jié)果上看，ANSYS 類應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)資源和開(kāi)銷是最大的，而用戶使用ANSYS 來(lái)進(jìn)行部件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是最多的，因此按此類應(yīng)用的峰值性能需求來(lái)計(jì)算出系統(tǒng)的配置，當(dāng)然還應(yīng)根據(jù)任務(wù)的并發(fā)情況來(lái)適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)用戶計(jì)算需求的預(yù)測(cè)，該 SMP 計(jì)算服務(wù)器應(yīng)至少達(dá)到以下性能：1) 同時(shí)運(yùn)行 56 個(gè) ANSYS 系統(tǒng)級(jí)任務(wù)（每個(gè) 600 萬(wàn)單元） ，計(jì)算時(shí)間不超過(guò) 12 小時(shí)（夜間運(yùn)行） ；2) 部件級(jí) ANSYS 任務(wù)（每個(gè) 200 萬(wàn)單元）的計(jì)算時(shí)間在 12 小時(shí)內(nèi)（白天運(yùn)行） ；用戶目前此類應(yīng)用用戶有 5 人，按未來(lái) 10 人來(lái)規(guī)劃。白天考慮 45 個(gè)部件級(jí)的并發(fā)。計(jì)算依據(jù)上述要求和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：? ANSYS 實(shí)際測(cè)試結(jié)果：1 個(gè) 7 萬(wàn)單元任務(wù)，4 個(gè) CPU，8GB RAM，運(yùn)行時(shí)間：2 分 15 秒；? 本次選擇 的芯片，性能比測(cè)試機(jī)配置芯片性能高；? ANSYS 提供標(biāo)準(zhǔn)題的計(jì)算要求：600 萬(wàn)單元的任務(wù)，要求 20GB 內(nèi)存； ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)13系統(tǒng)級(jí)并發(fā)任務(wù)對(duì) CPU 數(shù)目要求如下：6 任務(wù)*(600 萬(wàn)/7 萬(wàn))*()*(2 分鐘/720 分鐘)*4CPU=結(jié)論：對(duì)于在 12 小時(shí)內(nèi)完成 6 個(gè)系統(tǒng)級(jí)任務(wù)，按每個(gè)任務(wù)分配 1 個(gè) CPU，共需 6 個(gè) CPU 即可實(shí)現(xiàn)。如果每個(gè)系統(tǒng)級(jí)任務(wù)分配 2 個(gè) CPU，共占用 12顆 CPU，只需不到 6 個(gè)小時(shí)即可完成計(jì)算。部件級(jí)并發(fā)任務(wù)對(duì) CPU 數(shù)目要求如下：5 任務(wù)*(200 萬(wàn)/7 萬(wàn))*()*(2 分鐘/90 分鐘)*4CPU=11CPU按每個(gè)任務(wù)分配 23 個(gè) CPU，共需 11 個(gè) CPU。結(jié)論：對(duì)于在 小時(shí)內(nèi)完成 5 個(gè)系統(tǒng)級(jí)任務(wù)，共需 11 個(gè) CPU 即可實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)配置 CPU 數(shù)目如下：按照白天在 個(gè)小時(shí)內(nèi)完成 5 個(gè)并發(fā)部件級(jí)任務(wù)和晚上并發(fā) 6 個(gè)系統(tǒng)級(jí)人物的最大要求，考慮其他應(yīng)用如 Nastran、Marc、LSDyna 任務(wù)的并發(fā)計(jì)算要求，建議本次 SMP 系統(tǒng)的 CPU 配置總數(shù)為 12 個(gè)。系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的要求如下：我們以 ANSYS 應(yīng)用對(duì)內(nèi)存的要求作為估算標(biāo)準(zhǔn)。1700 萬(wàn)單元 ANSYS 標(biāo)準(zhǔn)題的內(nèi)存要求約為 60GB。對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)最大負(fù)荷時(shí)的并發(fā)任務(wù)量總計(jì)最大為 6 x 600 萬(wàn)單元，因此，我們建議本次 SMP 系統(tǒng)內(nèi)存配置為 128GB。 SMP 計(jì)算服務(wù)器型號(hào)及配置根據(jù)以上分析，我們配置 16CPU 和 128GB 內(nèi)存的 XXXXXX Integrity ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)14rx8620 安騰服務(wù)器作為 SMP 計(jì)算服務(wù)器，并安裝在 2 米高機(jī)柜內(nèi)。XXXXXX Integrity rx8620 具有 、64GB/s 內(nèi)存帶寬和，非常適合做高性能計(jì)算服務(wù)器，并最多可支持 32 個(gè)CPU 及擴(kuò)展至 256GB 內(nèi)存。XXXXXX Integrity rx8620 如下圖所示：除了滿足上述用戶的計(jì)算要求外，配置 16CPU 和 128GB 內(nèi)存的 rx8620 計(jì)算服務(wù)器還可勝任超過(guò)單任務(wù) 3000 萬(wàn)以上單元的系統(tǒng)部件的計(jì)算，并在 412 小時(shí)內(nèi)得到計(jì)算結(jié)果。XXXXXX Integrity rx8620 計(jì)算服務(wù)器的配置如下：服務(wù)器型號(hào) XXXXXX 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(luò)接口（內(nèi)置） 1*10/100/1000BaseT，接用戶網(wǎng)絡(luò)1*10/100/1000BaseT，接管理網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展網(wǎng)卡 1*10/100/1000BaseT，接所骨干網(wǎng)DVDROM 1*DVD+RW ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)15機(jī)柜 1*Rack System/E 41U，PDU電源風(fēng)扇 N+1 熱拔插電源風(fēng)扇軟件配置 XXXXXXUX 11i v2 TCOE 操作系統(tǒng)（無(wú)限用戶許可） XXXXXX WorkLoad Manager(WLM)動(dòng)態(tài)資源管理器 XXXXXX MirrorDisk/UX 磁盤鏡像軟件 C/C++/Fortran 編譯器配置的 XXXXXX Integrity rx8620 還有 13 個(gè)可擴(kuò)展的 PCIX 插槽，未來(lái)可配置 2 塊 Fiber Channel 2Gb 適配器分別連接至 SAN(存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò))上，以獲得高性能的數(shù)據(jù)訪問(wèn)及所需的及可擴(kuò)展的存儲(chǔ)空間。XXXXXX Integrity rx8620 最多可擴(kuò)展 32 個(gè) PCIX 插槽，滿足 I/O 擴(kuò)展的需要。 基于 EPIC 的安騰芯片技術(shù)針對(duì)高性能計(jì)算應(yīng)用對(duì)高性能的需求，XXXXXX 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上允許通過(guò)使用不斷更新的 IPF 系列產(chǎn)品、采用先進(jìn)的芯片組、使用更高性能的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、支持更多的節(jié)點(diǎn)和提供更高的帶寬等多種途徑擴(kuò)展系統(tǒng)的規(guī)模，提供高性能和最大的性能擴(kuò)展空間，滿足當(dāng)前和為適應(yīng)當(dāng)前飛速發(fā)展的計(jì)算需要, 一個(gè)高性能計(jì)算的全新時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生, 而 XXXXXX 正是以其基于第二代 Itanium2 處理器的安騰服務(wù)器執(zhí)業(yè)界之牛耳。未來(lái)各種高端應(yīng)用的需要。具有革命意義的安騰處理器家族架構(gòu)由 XXXXXX 與 Intel 共同研制開(kāi)發(fā), 它基于全新的 EPIC 體系結(jié)構(gòu), 降低了平臺(tái)的成本, 提高了其性能和可擴(kuò)展性. 基于 Itanium2 的 XXXXXX 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(biāo)準(zhǔn) RSIC 的系統(tǒng)的性能. 基于 Itanium2 的 XXXXXX 服務(wù)器能夠提供更強(qiáng)大的 ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)16功能, 更多的應(yīng)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(yàn)教訓(xùn)基礎(chǔ)上另辟蹊徑，一開(kāi)始就走開(kāi)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(shí)，通過(guò)力爭(zhēng)成為新的高端工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)大批量來(lái)降低成本。它的基本設(shè)計(jì)思想是：提供一種新的機(jī)制、充分利用硬軟件協(xié)同能力來(lái)提高指令并行度：一方面大力開(kāi)發(fā)先進(jìn)的編譯程序，消除程序中的條件轉(zhuǎn)移指令、并基于猜測(cè)機(jī)制越過(guò)轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)指令界限調(diào)度指令的執(zhí)行次序，把程序員利用串行語(yǔ)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(biāo)程序；另一方面使得處理器具有足夠資源和智能，來(lái)紀(jì)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(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)猜測(cè)和調(diào)度有錯(cuò)時(shí)仍然給出正確結(jié)果。對(duì) IA－64 體系結(jié)構(gòu)處理器來(lái)說(shuō)，所執(zhí)行的目標(biāo)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(biāo)識(shí)出來(lái)了、指令間的數(shù)據(jù)相關(guān)性和過(guò)程相關(guān)性也已經(jīng)由編譯程序消除了，使得處理器只需使用相對(duì)簡(jiǎn)單的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)很高的指令級(jí)并行度（ILP） 。相反，傳統(tǒng)的 RISC 處理器沒(méi)有足夠的資源來(lái)紀(jì)錄編譯程序所產(chǎn)生許多有用的信息，也沒(méi)有充分利用現(xiàn)代編譯程序強(qiáng)大的對(duì)程序執(zhí)行過(guò)程的調(diào)度能力。雖然在 RISC 體系結(jié)構(gòu)下，設(shè)計(jì)師們也使用編譯程序來(lái)優(yōu)化目標(biāo)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(guān)性的目標(biāo)程序，發(fā)現(xiàn)并行、線路預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)度等提高 ILP 的無(wú)序執(zhí)行技術(shù)、完全是由處理器硬件利用復(fù)雜的芯片邏輯來(lái)實(shí)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(biāo)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 XXXXXX 公司把它稱為顯性并行指令計(jì)算（EPIC）體系結(jié)構(gòu)。 ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)17IPF 編 譯 程 序觀 察 更 寬 的 范 圍 可 并 行 執(zhí) 行 記 錄機(jī) 器 Code編 譯 程 序 原 始 的 源 代 碼 編 譯硬 件 功 能 部 件........更 加 有 效 地 利 用 執(zhí) 行 資 源EPIC 體 系 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 思 想編 譯 程 序 通 過(guò) 發(fā) 現(xiàn) 并 行 、 重 新 調(diào) 度 把 原 始 源 代 碼 轉(zhuǎn) 換 成 一 個(gè) 由 機(jī)器 代 碼 組 成 的 可 執(zhí) 行 記 錄 ；可 執(zhí) 行 記 錄 中 的 指 令 字 包 含 編 譯 程 序 所 產(chǎn) 生 的 各 種 調(diào) 度 信 息 ， 允許 全 面 控 制 處 理 器 的 整 個(gè) 操 作 過(guò) 程 ；處 理 器 硬 件 以 豐 富 的 資 源 、 簡(jiǎn) 捷 的 機(jī) 制 、 高 主 頻 、 低 延 遲 ， 反 演可 執(zhí) 行 記 錄 ， 最 終 實(shí) 現(xiàn) 高 并 行 度 、 高 性 能 ；為 利 用 先 進(jìn) 編 譯 技 術(shù) 、 生 產(chǎn) 工 藝 、 設(shè) 計(jì) 思 想 ， 進(jìn) 一 步 提 高 性 能 、留 有 充 分 的 余 地除了強(qiáng)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(lái)實(shí)現(xiàn) EPIC 設(shè)計(jì)思想、提高并行度和實(shí)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(biāo)程序，并紀(jì)錄指令段間的劃分；大寄存器空間：為編譯程序通過(guò)寄存器換名等技術(shù)消除相關(guān)性、產(chǎn)生盡可能在寄存器中進(jìn)行運(yùn)算的優(yōu)質(zhì)目標(biāo)程序提供充分的余地；具有足夠長(zhǎng)度的指令：便于在指令中訪問(wèn)大寄存器空間中多個(gè)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(luò)：用于提高每個(gè)時(shí)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(guò)條件轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)指令的界限調(diào)度目標(biāo)程序中訪問(wèn)內(nèi)存指令的位置、消除相關(guān)性，并彌補(bǔ)調(diào)整位置所產(chǎn)生的錯(cuò)誤；更多的浮點(diǎn)執(zhí)行部件：有利于處理器實(shí)現(xiàn)高并行度的浮點(diǎn)計(jì)算； ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書(shū)18更多的整數(shù)和多媒體運(yùn)算執(zhí)行部件：有利于處理器實(shí)現(xiàn)高并行度的整數(shù)和多媒體信息處理；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(duì)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(shù)、按照摩爾定律預(yù)示的速度提高處理器性能提供了可靠的保證。 Itanium174。2 處 理 器 特 別 適 合 于