超级计算机现状和我国发展规划ppt课件.ppt

,超级计算机现状和我国发展规划,1,4/26/2020,2,汇报内容Outline,超级计算机现状和我国发展规划国家超算天津中心及天河一号介绍未来国家超算天津中心重点研发方向与资源更新规划,4/26/2020,3,超级计算机现状和国内发展规划HPCdevelopmentstrategyandsituation,第一部分,4/26/2020,4,日本地球模拟器2002年，40Tflops,IBMBlueGene/L2005年，367Tflops2007年，596Tflops,IBMBlueGene/L2005年，367Tflops2007年，596Tflops,Cray-YMP1988年，2.3Gflops,Cray-11976160Mflops,IBM红色选择1999年，3万亿次,CrayT3E-12001998年1Tflops,1983,1992,CrayT3D1993,19Gflops,走鹃，2008年，1千万亿次,天河二号2013年，5.5万万亿次,2013年天河二号5.49万万亿次,从1.6亿次到5.49万万亿次；38年性能提高了340000000倍,39年前第一台商用巨型机问世,1997,超级计算机现状和发展规划,TH-1A，2010年，4.7PFlops,4/26/2020,5,超级计算机现状和发展规划,提高超级计算机性能的三驾马车主频、指令级并行、并行度并行度足够宽（数万结点）足够深（核间、异构、SIMD、指令级）,4/26/2020,6,超级计算机是国家综合科技创新能力的基础支撑，全球各大国家均大力发展超级计算机中国近几年在大力发展超级计算机,超级计算机现状和发展规划,4/26/2020,7,天河超级计算机发展DevelopmenthistoryofTianhesupercomputer,1978年，由小平批准，国防科大开始研制“银河-1”从此，开始了中国研制超级计算机的艰难和辉煌的历程ApprovedbyXiao-pingDENG,theNUDTstartedtodevelopthe“MilkyWay-1”.Fromthenon,beganadifficultandglorioushistoryofChineseSupercomputerresearch.,银河-1100Mflops,1983,银河-21Gflops,1990,银河-310Gflops,1997,天河一号4.7Pflops,2010,天河二号55Pflops,2013,4/26/2020,8,高性能计算机SupercomputerRCachehitratefrom8%to35%;Total3xkernelperformancespeedup,SHIFTEgets1.8xspeedup,CPU-GPUtransfertimereducedto12%ofpushekerneltime.,PUSHEgets7xspeedup,2020/4/26,20,聚变技术开发及相关合作,以512个节点为例说明GPU对electron模块的加速,ProfileoftheCPUandGPUversionfor512MPIprocesses/6openMPthreadsrun,2020/4/26,21,聚变技术开发及相关合作,WeakScalingTest,GTC总体性能有23倍的加速，同时程序具有良好的可扩展性。,2020/4/26,22,聚变技术开发及相关合作,合作单位：中科院等离子体所边界湍流模拟程序BOUT+在天河上的扩展性测试及分析：将BOUT+成功部署到天河系统，并进行多组扩展性测试。与美国国家能源研究科学计算中心NERSC的Edison系统进行测试比较,2020/4/26,23,聚变技术开发及相关合作,测试环境对比：计算结点：NERSC-Edison:2个12核IntelIvyBridge处理器，2.4GHz天河一号：2个6核IntelNehalem处理器，2.93GHz互联：NERSC-Edison:CrayArieswithDragonflytopologywith23.7TB/sglobalbandwidth天河一号：自主高速互联MPI实现：NERSC-Edison:基于GCC4.9.1(CrayInc.)、Cray-mpich/7.0.3天河一号：基于GCC4.4.7编译器、openmpi编译生成的mpi,2020/4/26,24,聚变技术开发及相关合作,在Edison和天河一号上的测试对比,Tianhe-openmpi下，CALC可以保持较好的scaling，solver的scaling最差。当进程数大于128时，在天河上使用openmpi编译的bout表现出较差的scaling，原因为solver模块中的PVODE求解器的耗时随着进程数的增加反而增加。目前正在针对solver模块进一步分析导致耗时异常的代码段。,4/26/2020,25,未来国家超算天津中心重点研发方向与资源更新规划,第三部分,4/26/2020,2007年，图灵奖获得者JimGray在美国国家研究理事会计算机科学和远程通讯委员会（NRC-CSTB）的演讲报告中提出了科学研究“第四范式”第一范式：实验科学研究范式描述自然现象，主要以观察和实验为依据的研究第二范式：理论科学研究范式主要以建模和归纳为基础的理论推导与分析研究第三范式：计算科学研究范式主要以模拟仿真复杂现象为基础的计算科学研究第四范式：数据科学研究范式以数据考察为基础，联合理论、实验和模拟一体的数据密集计算处理研究,高性能计算、大数据和云计算融合技术FusionTech.ofBigDataandHPC,CCatNSCC-TJ,26,4/26/2020,天津超算中心运营情况,27,4/26/2020,28,高性能计算、大数据和云计算融合技术FusionTech.ofBigDataandHPC,CCatNSCC-TJ,大数据硬件技术与环境建设的核心为数据分析和数据挖掘，通过云计算虚拟与集成技术实现大数据的采集与应用服务，通过高性能计算配合数据挖掘算法实现大数据的分析处理，通过层次式动态可扩展存储系统实现海量数据的高效存储。,大数据与云计算和超级计算融合技术：,基于超级计算与云计算的大数据处理与应用建模示意图,4/26/2020,29,高性能计算、大数据和云计算融合技术FusionTech.ofBigDataandHPC,CCatNSCC-TJ,2020/4/26,30,近期中心系统资源规划,配置一组天河二号机柜新的互连网络IntelV2CPU和MIC扩大“天河一号”计算结点的内存将现在每个计算核心（core）的内存容量由2GB扩大到4GB更新天河一号计算结点的CPU和GPU使用Intel最新的CPU：E5-2600系列配置最新的GPU：K80扩大近线海量存