隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家“科教興國(guó)”戰(zhàn)略的制訂，國(guó)家對(duì)教育事業(yè)的投入日益加大，人們也越來(lái)越清楚地看到HPC(High-Performance Computing) 高性能計(jì)算技術(shù)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家綜合實(shí)力發(fā)展的作用以及高等院校在發(fā)展HPC技術(shù)和開(kāi)展HPC應(yīng)用方面的巨大潛力和無(wú)可取代的優(yōu)勢(shì)。
一、市場(chǎng)環(huán)境
國(guó)家在“863計(jì)劃”和“973計(jì)劃”等高科技發(fā)展計(jì)劃中、以及專門針對(duì)教育的“百億工程”和“211工程”以及從多個(gè)5年計(jì)劃中都加大了在高等院校中發(fā)展信息技術(shù)，特別是HPC技術(shù)的投入。許多高校承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家八五攻關(guān)、九五攻關(guān)、973計(jì)劃、863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目等國(guó)家(省部)級(jí)大型科研項(xiàng)目，許多高校(無(wú)論是否211工程”的學(xué)校)為了貫徹“教育為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)”方針都積極與工農(nóng)業(yè)單位和國(guó)防部門合作開(kāi)展大量重大課題的研究，也形成了對(duì)HPC迫切需求，也都紛紛設(shè)立高性能技術(shù)中心，準(zhǔn)備購(gòu)置高性能計(jì)算機(jī)。大量資金的注入、大規(guī)模的項(xiàng)目和實(shí)際應(yīng)用需求使得中國(guó)高校成為HPC最有發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)領(lǐng)域之一。
二、客戶需求
眾所周知，高校有著大量的人才，他們有很強(qiáng)的創(chuàng)造能力和探索能力，有著良好的學(xué)術(shù)研究氛圍，這是優(yōu)秀的資源。在掌握了相關(guān)的知識(shí)后，各個(gè)學(xué)院都希望通過(guò)HPC強(qiáng)大的計(jì)算能力計(jì)算或模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)算出來(lái)的結(jié)果，來(lái)輔助完成學(xué)術(shù)和探索方面的研究和證實(shí)，這些學(xué)術(shù)和探索方面的研究課題包括生物計(jì)算，基因研究，航空航天，分子動(dòng)力學(xué)，材料化學(xué)，計(jì)算化學(xué)，物理化學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，流體力學(xué)，有限元領(lǐng)域，氣象領(lǐng)域，石油勘探等領(lǐng)域。這些課題的研究成果都是高校研究能力的重要體現(xiàn)。
高校專業(yè)學(xué)科應(yīng)用HPC并行計(jì)算平臺(tái)，可以充分利用學(xué)校的計(jì)算資源，為跟蹤和研發(fā)最新的科學(xué)技術(shù)、保持和提高學(xué)校的學(xué)術(shù)水平提供良好的硬件基礎(chǔ)。這種應(yīng)用一方面迎合了高校學(xué)科對(duì)高性能計(jì)算的要求，另一方面HPC本身的集群高性價(jià)比特點(diǎn)降低了高?？傮w硬件成本，為高校直接創(chuàng)造價(jià)值，同時(shí)推進(jìn)高校科技創(chuàng)新的步伐。
1、計(jì)算能力
為了在最短的時(shí)間內(nèi)完成最大的計(jì)算量，不僅需要處理能力更強(qiáng)的處理器(特別是64位以上高精度浮點(diǎn)計(jì)算能力)，而且需要利用集群或大規(guī)模并行處理(MPP)體系結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)技術(shù)、支持更多數(shù)量處理器的并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
2、內(nèi)存容量
一個(gè)每方向100節(jié)點(diǎn)的3維模型需要32 MB內(nèi)存，而每方向1000節(jié)點(diǎn)的3維模型就需要32 GB的內(nèi)存。為了提高性能，往往需要利用超大規(guī)模內(nèi)存(VLM)技術(shù)把整個(gè)數(shù)組放在內(nèi)存中，這就需要高達(dá)幾十以至幾百GB的內(nèi)存容量。內(nèi)存容量增加顯然也要求系統(tǒng)提供更大的磁盤(pán)存儲(chǔ)容量。
3、系統(tǒng)帶寬
數(shù)據(jù)量的增加促使處理器和內(nèi)存、內(nèi)存與磁盤(pán)間的信息交換量的急劇增加。為了能夠以最快的速度傳輸信息，要求提供足夠的系統(tǒng)帶寬，保證內(nèi)存能夠及時(shí)向多個(gè)處理器提供足夠的數(shù)據(jù)。
4、性價(jià)比
高校畢竟不象企業(yè)一樣有源源不斷的企業(yè)利潤(rùn)，經(jīng)費(fèi)畢竟是有限的，利用現(xiàn)有的經(jīng)費(fèi)去構(gòu)建一套高性價(jià)比的HPC方案，同時(shí)又要能滿足計(jì)算能力方面的要求。
三．解決方案：
針對(duì)前面分析的用戶需求，網(wǎng)爍信息科技制定出如下的方案設(shè)計(jì)原則：
實(shí)際原則 —— 從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，遵照實(shí)際情況確定方案的選擇與實(shí)施。
先進(jìn)原則 —— 利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)建設(shè)一套完整的科學(xué)計(jì)算的集群系統(tǒng)。
經(jīng)濟(jì)原則 —— 系統(tǒng)采用廣泛應(yīng)用且具有良好性能價(jià)格比的產(chǎn)品，既考慮節(jié)省投資，又保證產(chǎn)品的先進(jìn)性和可用性。
安全原則 —— 系統(tǒng)應(yīng)該受到嚴(yán)格的安全監(jiān)控，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
擴(kuò)展原則 —— 系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，在系統(tǒng)性能需要提升時(shí)，可以很方便地進(jìn)行擴(kuò)展
川公網(wǎng)安備 51010702001250號(hào)