高性能计算机和曙光GHPC1000集群系统.
超级计算机 PPT
存在问题：
03 实用性问题
02
能耗问题
01 核心处理器的研制
演示完毕 谢谢欣赏
结束
作为高性能计算技术产品的超级计算机又称巨型机是与高性能计算机戒高端计算机相对应的概念02我国系列超级计算机银河一号银河系列银河二号银河三号银河四号天河系列天河一号天河二号发展历程曙光系列曙光一号曙光1000曙光1000a曙光2000曙光2000曙光3000曙光4000l曙光4000a曙光5000a曙光星云神威系列神威神威3000a1800深腾x8800在研制中680003我国超级计算机的应用生物信息学和计算生物学生物学已经显示出巨大的计算需求超级计算机将帮助寻找疾病治疗的革命性方法交通业超级计算机可用来认识和改迚汽车飞机戒轮船等交通工具的空气流体动力学燃料消耗结构设计防撞性并帮助提高乘坐者舒适度减少噪音等地球物理探测和地球科学比如石油勘测气候预测借助超级计算机预测气候变化材料科学与计算纳米技术对物质和能量的模拟是计算密集型的社会健康与安全污染灾难规划以及发现针对本地和国家基础设施的恐怖主义活动等模拟核试验借助于超级计算机的强大而且快速的运算能力在实验室实施的亚临界核试验与真正核试爆的效果是相同的天体物理学模拟时间迚程并加速这种模拟的迚程从而对天体的演变迚行建模和理论试验地震对地震的模拟能帮助人类探索地震预测方法人类组织系统研究比如对大量人口的行为迚行模拟04对我国超级计算机的感想成就
02
我国系列超级计算机
银河系列
银河一号
银河三号
银河二号 银河四号
天河系列
天河一号
天河二号
曙光系列
曙光一号 曙光--1000 曙光--1000A 曙光--2000| 曙光--2000|| 曙光--3000 曙光--4000L 曙光--4000A 曙光--5000A 曙光--星云
世界上的超级电脑
世界上的超级电脑在西雅图举行的SC11大会上公布的全球超级计算机TOP500排行榜上，日本“京”(K Computer)以跨越1亿亿次每秒的计算能力继续占据榜首的位置。
同时在计算能力排在前十位的系统中，有两套超级计算机系统是来自中国的，它们分别是来自部署在天津的“天河一号”以及部署在深圳的“曙光星云“高效能计算系统。
下面就让我们来看看在这个星球上计算能力最强大的系统。
世界上超级电脑种类1.K Computer 首个跨越亿亿次运算的超级计算机世界上最快的超级计算机“京”(K Computer)是日本RIKEN高级计算科学研究院(AICS)与富士通的联合项目。
“京”(K Computer)没有使用GPU加速，而是完全基于传统处理器搭建。
“京”(K Computer)的最大性能四倍于排在第二位的“天河一号”。
现在的“京”(K Computer)配备了88128颗富士通SPARC64 VIIIfx 2.0GHz 八核心处理器，核心总量705024个，最大计算性能10.51Petaflop/s，峰值性能11.28038 Petaflop/s，同时效率高达93.2%，总功耗为12659.9千瓦。
2.天河一号曾经的王者位于中国天津国家超级计算机中心的“天河一号系统”在最新的排行榜中位列第二。
计算能力达到2.57 petaflop/s。
去年，天河一号还曾在TOP500排行榜中排名榜首。
天河一号采用了CPU+GPU的混合架构。
配有14336颗Intel Xeon X5670 2.93GHz 六核心处理器、7168块NVIDIA Tesla M2050高性能计算卡，以及2048颗我国自主研发的飞腾FT-1000八核心处理器，总计20多万颗处理器核心，同时还配有专有互联网络。
造价在6亿人民币以上。
3.JAGUAR XT5 用于民用的超级计算机“JAGUAR”超级计算机系统隶属于美国能源部，坐落于美国橡树岭国家实验室。
下一代绿色数据中心建设方案
下一代绿色数据中心建设方案目录1 机房基础设施方案 (4)1.1 总述 (4)1.1.1 设计目标 (4)1.1.2 需求分析 (4)1.1.3 建设主要内容 (4)1.2 设计相关标准和规范 (5)1.3 机房整体规划 (6)1.3.1 机房功能分区及面积划分 (6)1.3.2 机房平面布局 (6)1.3.3 系统特点 (7)1.4 设备配置清单 (8)1.5 空调新风系统 (9)1.5.1 选型分析 (9)1.5.2 空调设备配置 (10)1.5.3 空调系统特点与优势 (11)1.5.4 空调设备性能参数 (12)1.5.5 通风系统 (13)1.6 动力配电系统 (14)1.6.1 配电结构 (14)1.6.2 UPS配置 (15)1.6.3 用电统计 (16)1.7 机柜微环境系统 (17)1.7.1 机柜 (17)1.7.2 机柜排配电 (18)1.7.3 机柜排监控 (19)1.8 装饰装修系统 (20)1.8.1 空间及布线 (20)1.8.2 装饰装修 (20)1.8.3 照明 (21)1.9 防雷接地系统 (21)1.9.1 防雷 (21)1.9.2 接地 (21)1.10 监控管理系统 (22)1.10.1 门禁 (22)1.10.2 视频监控 (22)1.10.3 集中监控 (22)1.11 消防报警系统 (23)1.11.1 消防报警 (23)1.11.2 气体灭火 (24)1.12 建筑场地条件需求 (24)1.12.1 建筑条件 (24)1.12.2 电力条件 (25)1.12.3 空调室外机场地 (25)1机房基础设施方案1.1总述1.1.1设计目标计算机机房工程是一种涉及到空调技术、配电技术、网络通信技术、净化、消防、建筑、装潢、安防等多种专业的综合性产业。
本着从满足机房建设工程项目的实际需要出发，本方案立足于建设高标准化机房的宗旨，严格遵循“投资合理、规划统一、立足现在、适度超前”的设计方向，为用户提供一个完整全面优化的解决方案。
曙光服务器产品介绍
智能 高扩展性
融合系统
Cloudview
可靠 持续性业务
高效 密集运算
融合 快速交付
Gridview
IOM
模块化
高端研发实力| 完善的产品线 | 融合系统架构
曙光产品发展历程
1111
中国成功研制千万亿次超级计算机“天河一号”
中国成功研制千万亿次超级计算机“天河一号”新华社长沙10月29日电：随着第一台国产千万亿次超级计算机29日在湖南长沙亮相，作为算盘这一古老计算器的发明者，中国拥有了历史上计算速度最快的工具。
10月29日，国防科技大学成功研制出的峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机在湖南长沙亮相。
我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。
超级计算机又称高性能计算机、巨型计算机，是世界公认的高新技术制高点和21世纪最重要的科学领域之一。
这是“天河一号”千万亿次超级计算机系统。
新华社发（何书远摄）Linpack是一个用Fortran语言编写的线性代数软件包,主要用于求解线性方程和线性最小平方问题。
该软件包提供了各种线性系统中的求解方法,比如各种各样的矩阵运算。
Linpack的初衷并不是制订一个测试计算机性能的统一标准,而只是提供一些常用的计算方法的实现,但是由于该软件包的广泛使用,这样就为通过Linpack例程来比较不同计算机的性能提供了可能。
这是科研人员在对“天河一号”超级计算机进行系统性能测试。
新华社发（何书远摄）数字详解“天河一号”新华社长沙10月29日电（记者白瑞雪、王玉山、喻菲）中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”究竟有多“超级”？以下是一组相关数字。
数字一：全系统峰值性能为每秒1206万亿次，Linpack实测性能为每秒563.1万亿次。
这意味着，“天河一号”计算一天，一台配置Intel双核ＣPU、主频为２.5GHz的微机需要计算160年。
数字二：共享存储总容量为1PB。
按国内数字图书馆应用软件的图片格式PDG为例计算，如果平均每册书大小约10MB的话，“天河一号”的存储量相当于４个国家图书馆（藏书量为2700万册）之和，能够为全国每人储存一张大小接近１MB的照片。
数字三：“天河一号”由103台机柜组成，每个机柜占地1.44平方米、高两米、重1.5吨，系统总重量相当于19个神舟飞船。
如何进行超级计算机集群的搭建
如何进行超级计算机集群的搭建超级计算机集群是一种将多台计算机连接在一起形成一个强大计算力的系统。
它的搭建能够为科学研究、数据分析、机器学习等领域提供高性能计算能力。
在本文中，我将介绍如何进行超级计算机集群的搭建。
1. 硬件准备超级计算机集群需要多台计算机进行连接，因此首先需要准备足够多的计算机。
这些计算机可以是台式机或者服务器，它们应该具备充足的处理能力和内存容量。
2. 网络配置搭建超级计算机集群的关键是将各个计算机连接在一起组成一个网络，以实现数据的传输和共享。
通常，可以使用交换机或者路由器来建立内部网络，确保计算机之间的通信畅通。
3. 操作系统安装与配置在每台计算机上安装相同的操作系统，如Linux操作系统。
选择合适的Linux发行版本，如Ubuntu、CentOS等，并进行基本的配置。
确保每台计算机的网络设置正确，并指定固定的IP地址。
4. 并行计算框架选择超级计算机集群可以通过并行计算框架来实现任务的分发和并行计算。
常用的并行计算框架包括MPI（Message Passing Interface）和OpenMP。
根据自己的需求和计算任务的特点选择合适的框架。
5. 软件安装与配置根据计算任务的需求，在每台计算机上安装所需的软件和库。
如若进行机器学习任务，可以安装TensorFlow、PyTorch等深度学习框架。
确保软件版本一致，并配置环境变量。
6. 分发任务通过并行计算框架将任务分发给集群中的不同计算节点，以实现任务的并行计算。
通过指定计算节点的IP地址和端口号，将任务分发给集群中的特定节点。
7. 结果收集与整合在计算完成后，将各个计算节点的结果进行收集和整合。
可以使用并行计算框架提供的API或者自行编写代码来实现结果的整合。
确保结果的正确性和完整性。
8. 系统监控与管理超级计算机集群通常包含大量的计算节点，因此需要实时监控集群的运行状态和资源使用情况。
可以使用系统监控软件来实现对计算节点的监控和管理，及时发现和解决问题。
我国第一台超千万亿次超级计算机系统研制成功
制的这一超千万亿次超级计算机系统， 每 瓦能耗实测性 能超过 ４ ９ ． ８亿次 ， ６ ０ 的一部分 ， ００ 根据规划 ， 曙光 ６ ０ ０ｏ
理论峰值 ３ ０ 万亿次 ，实测峰值每秒 领先全球超级计算机 Ｔｐ ０ ００ ｏ１ 。作为 我 将分 为服务分 区和 计算分 区 ，星云 达 １７ 万亿次 ， 国内第一 台、世界 国第 一 台面 向未 来云计算 环境设计 则是 其 中的服务 分 区 ，未 来 的龙芯 ２１ 是 第三 台实测性能超千万亿次的超级计 的超级计算机系统 ，“ 星云”将成为 ３ Ｂ系统则属 于计 算分 区。中国工程
我 国第 一 台超 千 万 亿次 超 级计 算 机 系统 研制 成 功
具有 自主知识产权 的我 国第 一 台 知 识产权 ，节点机采用 了曙光 自主 ２ ０ ０ ９年被 科技部批准建立 ，建成后 实测 性能超 千万亿次 的 “ 星云”超 级 研发 的 Ｔ ３ ０ 刀片服务 器 ，系统还 我 国超 级计算 能力居 亚洲首位 ，跻 ０６０
计算机 系统 ，由曙光公 司正 式发布 。 应 用大 规模 系 统管 理和 调度 系统 、 身世界 前列 ，这也是深 圳规模 最大 由曙光公 司、中科院计算技术研 高性能计算机 安全系统等 自主技 术。 的Ｉ基础设施建设 。 Ｔ 究所 、国家超级计算深圳 中心共 同研 “ 星云”系统还 具有 低 功耗 能优势 ，
占航运企业成本 ２ ％ 一 ４ ％ ，油料 航速 降至什么程度最节能 ． Ｏ ｏ 目前国际 课题 组研 价格 的波动直接关系到航运企业的效 上还没有很好的解决方案 。 益。２ ０ 年 １ ０８ ０月，中国外运长航南 发 了一种 船舶 主机节 能转速测 量装
对船 舶 航 速 信 号 和 主机 油耗 信 号 京 长 江 油运 公 司组 成 “ 舶 主机 节 能 置 ， 船 转速 测 量 技 术研 究”项 目课 题 组 ， 针 进行 自动分析 ， 可直接显示船舶单位
中国超级计算机发展史
中國超級電腦發展史在過去，超級電腦主要被用於軍事、科學、航太等高端領域。
在今天，超級電腦已大踏步進入民用時代，和人們生活密不可分。
隨著中國第一超級電腦“魔方”躋身世界前10強，中國逐漸成為超級電腦強國，超級電腦將更加頻繁地奏響平民“進行曲”，走進家庭，推動公共服務設施建設，甚至幫助人們治癒目前無法治癒的疾病……工程總投資：100億元以上工程期限：1975年——至今中國超級電腦譜系表國防科技大學電腦研究所——“銀河”系列銀河-Ⅰ1983年運算速度每秒 1 億次銀河-Ⅱ1994年運算速度每秒10 億次銀河-Ⅲ1997年運算速度每秒130 億次銀河-Ⅳ2000年運算速度每秒1萬億次銀河-Ⅴ在研運算速度每秒？億次（軍用）中科院計算技術研究所——“曙光”系列曙光一號1992年運算速度每秒 6.4 億次曙光-1000 1995年運算速度每秒25 億次曙光-1000A 1996年運算速度每秒40 億次曙光-2000Ⅰ1998年運算速度每秒200 億次曙光-2000Ⅱ1999年運算速度每秒1117 億次曙光-3000 2000年運算速度每秒4032 億次曙光-4000L 2003年運算速度每秒 4.2 萬億次曙光-4000A 2004年運算速度每秒11 萬億次曙光-5000A 2008年運算速度每秒230 萬億次曙光-6000A 在研運算速度每秒1000 萬億次國家平行電腦工程技術中心——“神威”系列神威-Ⅰ1999年運算速度每秒3840 億次神威3000A 2007年運算速度每秒18 萬億次神威-Ⅱ在研運算速度每秒300 萬億次（軍用）聯想集團——“深騰”系列深騰1800 2002年運算速度每秒 1 萬億次深騰6800 2003年運算速度每秒 5.3 萬億次深騰7000 2008年運算速度每秒106.5萬億次深騰X 在研運算速度每秒1000 萬億次。
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机箱结构-整体示意图
GPU卡1
主板1
电源1 电源2
风扇
GPU卡2 主板2 硬盘 机箱前部
整机方案细节描述—主板规格
• 主板技术规格
– Form Factor：大约 16.7”x6.8” （42.3cm x 17.3cm）
– CPU:最高支持2颗AMD barcelona or shanghai 处理器
系统整体配置
节点：
计算节点1(A620r-T)： 43×2=86台 GPU显卡：GTX295
计算节点2(A620r-T)： 16×2=32台 GPU显卡：C1060
IO节点(A620-H)：1台
存储：
DS6310EE 容量：
1台 16TB
网络：
计算网：
Infiniband 36口IB交换机
也称为：巨型计算机、超级计算 机
目前任何高性能计算和超级计算 都离不开使用并行技术，所以高 性能计算机肯定是并行计算机。
1.2 流行的高性能计算机架构
并行向量机 SMP DSM（NUMA） MPP，节点可以是单处理器的节点，也可以是SMP，
DSM Cluster 混合架构
1993—2006年 高性能计算机在TOP500中的变化
建立RAID（续）
4、DS6310系列磁盘阵列支 持同一磁盘组（RAID）中 不同的LUN采用不同的参数。 为LUN设置别名，选择相应 的Raid级别、容量、条带大 小、扇区大小、读写策略以 及首选控制器ID后（启用 LUN关联后此项被激活）， 点击“更新”按钮。按照相 同的方式设置其它的LUN， 设置完成后点击“下一步” 按钮。
MB - 2048 MB Cache ，配置Cache保护电池； • 3U 机架安装机柜，带有 16个磁盘托架 ； • 可以通过SAS 4×扩展接口连接最多4个16盘位的扩展柜，80块
SAS/SATA2硬盘 • 通过盘阵内嵌的Dawning RAID Manager 实现轻松的部署和管理，支
持串口管理 ； • 支持后台同步；重建；冗余检测；SMART condition polling；在线
计算结点2：A620r-T
曙光GPU计算节点A620r-T：16台
GPU处理单元:1×Nvidia C1060 GPU卡 处理器：1颗AMD Opteron 2378 2.4G四
核处理器 内存：16G内存 硬盘：1×160GB SATA 热插拔 网络：集成2×1000M Infiniband：集成DDR 20Gb/s HCA
网络管理
DS6310系列磁盘阵列的管理 端口支持虚拟IP技术，可将一台 磁盘阵列上的两个控制器的管理 端口绑定在一个虚拟的IP上，虚 拟IP与两个控制器的IP无关，他 们可以设置在一个网段中，也可 以不在。
在“管理端口”标签中所查 看以及设置的都是虚拟IP。
点击“端口配置”进行虚拟 IP的设置。
网络管理（续）
内存：16GB DDR2-667 硬盘：1×146GB SAS 热插拔 HBA：1×12Gb/s SAS 4x HBA卡 网络：2×千兆 IB：20Gb IB HCA
磁盘阵列
曙光DS6310EE盘阵(16T):
企业级存储系统，热插拔Raid控 制器
性能：4个SAS 4x主机通道 扩展性：最大扩展至80个驱动器 可靠性：Cache镜像及掉电保护 容量：16块1TB SATA磁盘
1.3 集群技术的趋势
• MPP/PVP在构造大规模系统，应用饱和性能方面具有优 势，资金充足的依然会选择 ；
• 大型的CC-NUMA系统将逐渐走向衰落：它的优势是大物 理内存，大量CPU共享内存的高效编程对用户是一件困难 的事；大规模并行计算的效率问题；不适合构造更大的系 统；价格高，优势丧失；
高性能计算机和曙光GHPC1000集 群系统
技术支持中心 张新凤 曙光信息产业（北京）有限公司
目录
• 1 高性能计算简介
–1.1 什么是高性能并行计算机 –1.2 流行的高性能计算机架构 –1.3 集群技术的趋势
• 2 本项目GHPC1000集群系统介绍
1.1 什么是高性能并行计算机
由众多部件组成，具有运算速度快、存储容量大、可 靠性高的特性。
扩容
• 支持在线扩展逻辑磁盘的容量，方便用户应用系统的规划与调整；
• 支持RAID级别迁移，降低用户维护成本，降低系统重新规划带来的数 据丢失风险；后台RAID迁移：支持RAID0、5、10、50、1E之间互相迁 移；
登陆管理软件
IP：10.0.0.1 子网掩码：255.255.255.0 用户：administrator 密码：password
– Chipset:Nvidia nForce3600 – 内存：16 DIMM插槽，支持DDR2 533/667
ECC REG – LAN:2 Gigabit LAN – Infiniband: Mellanox InfiniHost III Lx DDR
MT25204A0-FCC-D single port
集成ES1000图形控制器 32MB显存
600W 电源
可选IPMI管理卡
说明：均为Low Profile扩展卡。 可选1＋1冗余电源
核心架构图
DS6310EE/DS6312EE
• SAS-SAS磁盘阵列，单控/双控； • 处理器：Intel IOP 341，主频1.2GHz • 接口 ：每控制器 4个SAS 4×主机端口，1个SAS 4×扩展接口 • 驱动器接口 ：SAS ，支持SAS/SATA硬盘 • Raid级别：0、1、1E、5、6、50、60 • 热插拔控制器；DS6310EE单控，DS6312EE冗余双控； 每控制器512
存储系统
Infiniband
计算节点
冗余的企业级后端存储架构
业界主流的nfs网络文件系统 IO节点：1台 盘阵容量：16T
A620r-H : 产品技术规格
处理器 L2/L3 L2/L3 芯片组 内存/Max 网卡
扩展性能
显卡 电源 监控
规格
备注
支持2路Opteron 2000系列普通功耗处理 器
View：允许用户查看所有的信息，但不能进 行任何操作；
Maintenance：允许用户进行重建、PDM、 介质巡检以及冗余检查等维护操作；
Power：允许用户进行创建（不允许删除） RAID、LUN，更改RAID级别，改变Stirpe size，改 变RAID、LUN、物理磁盘以及控制器组件等操作。
可选SAS RAID卡，支持RAID5，6
集成SATA 控制器，支持HostRAID0，1， 5
最大支持6块硬盘做HostRAID
最大12个热插拔硬盘位
可支持SATAII，SAS
2个1000M（Nvidia）
2×PCI-E x16插槽（x8速率） 3×PCI-X 133/100插槽 1×PCI 32插槽
建立RAID（续）
5、确认无误后点击“提交” 按钮完成设置，树形菜单中 也有了相应RAID的选项—— “磁盘阵列0”。
• SMP系统存在访存瓶颈，导致可扩展性的限制 ，不能用 于构建更大的并行机器（64路以上）
• 集群系统由于无可比拟的性价比优势占据主流位置。
目录
• 1 高性能计算简介 • 2 本项目GHPC1000集群系统介绍
设计目标及设计思路
基于通用CPU + 专用GPU的高性能计算集群 GPU峰值速度：183TFlops(单精度) 高性能、高可靠的高性能计算平台
详见配置表
系统整体拓扑图
计算结点１：A620r-T
曙光GPU计算节点A620r-T：43台
GPU处理单元:1×Nvidia GTX295 GPU卡
处理器：1颗AMD Opteron 2378 2.4G四核处理器
内存：16G内存 硬盘：1×160GB SATA 热插拔 网络：集成2×1000M Infiniband：集成DDR 20Gb/s HCA
– SATA:4-SATA2 Support Raid 0,1,5 – PCIE: 1全长全高 PCI-Ex16 (支持双卡宽度，每机
箱支持2片卡）
– IPMI 2.0
图片仅供参考
曙光天阔GPU-SERVER主板
存储系统
I/O结点
曙光A620r（1台） ：
处理器：2×AMD Opteron 2378 2.4G
固件升级（续）
确认无误后点击下一步， 当进度达到100%后，重启 磁盘阵列完成操作。
建立RAID
DS6310系列磁盘阵列支持RAID0、1、10、1E、5、50、6通过先进的RAID 虚拟管理技术，在创建RAID时，每颗物理磁盘可以被分割成不同的区域，这 些不同的区域可以用来创建不同RAID级别的逻辑磁盘，每组逻辑磁盘的Stripe Size以及缓存使用方式可以自行设定。
网络管理（续）
在“维护模式”标签中所查看 以及设置的都是控制器的真实IP。
点击相应控制器“端口配置” 进行真实IP的设置。
固件升级
在“固件更新”标签中可以升 级控制器的FIRMWARE。
固件升级（续）
使用HTTP方式进行固 件升级，选择HTTP升级方 式后点击“下一步”
固件升级（续）
点击“浏览”按钮，选择 升级文件后点击“提交”上传 文件。
Super：允许用户进行所有的操作。
“密码”标签中可进行修改用户密码的操作，需要注意的是，权限为“Super”的 用户可以修改自身其他用户的密码（包括其他Super user），而其它用户只能修改自 身的密码。需要修改时，先在“信息”标签中点击相应的用户，然后点击“密码” 标签进行相应的操作即可；只有权限为Super的用户可以进行删除其他用户的操作 （包括其他Super user），点击“删除”标签进行相应操作；“会话”标签中可以查 看当前登录到系统用户列表。