【正文】 024 T8 GHz123456789101Registers Resources128 FP, Intgr, 8 branh, 64 predicate, and 96 otig6 Instructions /Cycle3 MB6 Integr, 3 Brach2 FP, 1 SIMD2 Load nd StreHandles large, plex worklod, lerats lop unling and brnch itesive coe xeution. 50bit physical nd 64bit virtual dresigSuport for 4GB page sizeLarge, low latency, ondie ch acelrts dat trougputShort pieline to miniize mis rdict pnalties Powerful branch arch to supot pedition ad eculation to reduce branh misprits High meory bandwith for increasd calultions /ecFlexible meory model spds prfanc by miniizing unesar cahe lie trasfr Parlel isue ports avoids resvation stalDual 80bit FMACsw/ 128bit sport for eficient ingle and dual ecisin multiplyadHigh precision math /transdtal ibry for plex scientifc alculations 高性能計(jì)算環(huán)境 XXXXXXUX 11i TCOEXXXXXX Integrity rx8620 采用 XXXXXX_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(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ),并配合相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件、語言編譯器、并行模式、相關(guān)數(shù)學(xué)庫(kù),還可支持目前流行的各種第三方高性能計(jì)算商業(yè)軟件包和應(yīng)用軟件包,例如 Platform 的LSF(負(fù)載平衡軟件)和 checkpoint, Etnus 的 TotalView, Pallas 的 Vampir 及Gaussian 等等,這些可根據(jù)實(shí)際要求靈活配置, 以運(yùn)行高性能計(jì)算應(yīng)用程序和商業(yè)軟件(含數(shù)據(jù)庫(kù)軟件)。 ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書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 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 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。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。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優(yōu)化目標(biāo)程序、為處理器提高 ILP 創(chuàng)造條件。對(duì) IA－64 體系結(jié)構(gòu)處理器來說，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)出來了、指令間的數(shù)據(jù)相關(guān)性和過程相關(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)單的邏輯來實(shí)現(xiàn)很高的指令級(jí)并行度（ILP） 。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(shí)，通過力爭(zhēng)成為新的高端工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、擴(kuò)大批量來降低成本。未來各種高端應(yīng)用的需要。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。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)器還可勝任超過單任務(wù) 3000 萬以上單元的系統(tǒng)部件的計(jì)算，并在 412 小時(shí)內(nèi)得到計(jì)算結(jié)果。 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)。1700 萬單元 ANSYS 標(biāo)準(zhǔn)題的內(nèi)存要求約為 60GB。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)。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 萬/7 萬)*()*(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。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 萬/7 萬)*()*(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)。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 萬單元） ，計(jì)算時(shí)間不超過 12 小時(shí)（夜間運(yùn)行） ；2) 部件級(jí) ANSYS 任務(wù)（每個(gè) 200 萬單元）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 10 人來規(guī)劃。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。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12節(jié)點(diǎn)可通過擴(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。Cluster 管理節(jié)點(diǎn)運(yùn)行 Cluster Management Utility(CMU)管理軟件實(shí)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 OpenPBS 軟件對(duì)用戶提交的任務(wù)進(jìn)行作業(yè)管理。另外，采用 64 節(jié)點(diǎn)、通過 Infiniband 高速互連的 Linux 高性能計(jì)算集群（128 顆 CPU，512G 內(nèi)存） ，主要運(yùn)行 Fluent、Fastran 或 LSDyna 計(jì)算應(yīng)用。從滿足應(yīng)用需求的角度出發(fā)，我們建議建立一個(gè)高可擴(kuò)展、易管理的混合 SMP 與Cluster 結(jié)構(gòu)的高性能計(jì)算環(huán)境，整體方案架構(gòu)如下： ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書11我們推薦采用 1 臺(tái) XXXXXX 高檔 UNIX 服務(wù)器 XXXXXX Integrity rx8620 作為 SMP 計(jì)算服務(wù)器，主要運(yùn)行 Ansys、Nastran、Marc 計(jì)算應(yīng)用。8．管理簡(jiǎn)單盡量減少數(shù)據(jù)中心的設(shè)備管理難度。7．性能價(jià)格比優(yōu)越由于本系統(tǒng)比較龐大，價(jià)格因素也比較重要。6. 良好的技術(shù)支持由于本系統(tǒng)是比較復(fù)雜的計(jì)算機(jī)環(huán)境， 在使用過程中不可避免的會(huì)遇到一些技術(shù)問題。 5．應(yīng)用軟件豐富本系統(tǒng)的平臺(tái)上應(yīng)具有豐富的軟件資源， 能夠提供研究課題的解決方案和相應(yīng)的軟件系統(tǒng) 。4. 開放性和兼容性本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)符合公認(rèn)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 包括體系結(jié)構(gòu)，硬件，I/O, 網(wǎng)絡(luò)，操作系統(tǒng)，開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具等 。3. 可擴(kuò)展性 系統(tǒng)應(yīng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力 。2. 有限投資獲取最大計(jì)算性能在有限的投資前提下，高性能計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)具有優(yōu)秀的處理能力，它不僅具有符合要求的峰值性能 (Peak Performance)， 更重要的是應(yīng)具有穩(wěn)定的應(yīng)用性能（sustained performance） 。架構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)選型遵循以下原則：1．先進(jìn)性本系統(tǒng)方案所采用的技術(shù)既要符合業(yè)界的發(fā)展方向,又要在未來幾年內(nèi)仍具有很高的技術(shù)先進(jìn)性，保持在同類系統(tǒng)中的領(lǐng)先地位。它將為提供優(yōu)化工程設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證的手段，最終實(shí)現(xiàn)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。 ***高性能計(jì)算系統(tǒng)方案建議書9第二章 設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則幫助用戶建立一套既能最大限度地滿足用戶實(shí)際需要且技術(shù)又處于領(lǐng)先地位的高性能計(jì)算環(huán)境是 XXX