面向服务的网格高性能计算策略

网格技术和Web服务的发展，促成了服务计算的诞生和发展．本文在面向服务的架构下，重新研究传统计算网格下的高性能计算．首先，针舛高性能计算应用的特点，结合面向服务的思想，提出了一种层次资源管理体系结构．其次，分析了适用于网格环境的高性能计算应用的程序结构，并通过有向无循环图（DAG）加以表示．第三，基于上述的资源管理体系结构和高性能计算应用模型，提出了一种改进的动态优先级调度算法．最后，通过仿真实验，分析了提出的算法的性能，实验结果表明提出的算法适用于网格环境，进而验证了本文提出的面向服务的网格高性能计算策略的有效性．     

高性能计算环境通用计算平台

随着高性能计算环境的持续运行,用户的计算需求快速增长,对资源的需求不断上升.环境急需扩充资源以提供更强大的计算能力,满足不同应用领域的计算需求,同时也对环境扩展性、易用性和可靠性提出更高要求.高性能计算环境通用平台从底层设计到上层页面实现了全新的蜕变,从用户角度出发设计了相关的功能模块,为用户提供更加优质的服务.本文围绕国家高性能计算环境通用计算平台展开叙述,重点介绍平台的整体结构、采用的关键技术、相关模块以及实现过程和最终效果.通过部署测试表明通用计算平台可满足现有用户的需求并将进一步扩大高性能计算环境的用户群,推动高性能计算在更多领域的发展,提高国家高性能计算环境影响力.     

网络环境下高性能计算的可视化

本文介绍了在“先进计算基础设施”环境中实现科学计算可视化的方法 .该环境对可视化提出了较高的要求 :一方面 ,客户是通过 Internet观察这些结果的 ,没有事先安装任何软件 ;另一方面 ,高性能计算结果的可视化数据规模又非常大 ,必须用动态三维图像展现 .因此 ,传统的可视化手段难以同时满足这两个目标 .本文基于 Java的 Java 3D建立了三维可视化环境 ,实现了从 Internet自动安装用户端运行环境 ,并能通过传输控制三维模型的代码 ,在用户端快速生成可视化图像 ;同时 ,结合 Applet与 Servlet交互技术 ,在用户观察当前可视化结果的同时 ,分解传输有效数据来控制三维模型后续的运动 ,使跨网可视化的动态效果接近于本地运行的水平 .     

一种分布式环境下的新型高性能计算平台

分析了采用志愿机模式的网络计算平台的特点，针对其不足．提出了一种分布式环境下的新型高性能计算平台NH-PCP（A Novel High Performance Computing Platform in Distributed Environment）．该平台具有可扩展性和容错能力，采用对象串行化技术能够使应用程序跨平台运行．NHPCP具有友好的用户界面，提供一套简单易用的API（Application Programming Interface）函数调用，任何大计算量的、可以分解成独立计算子任务的应用都可以方便地利用该平台运算．基于该平台具体实现了两个典型的并行应用实例，通过对实验结果的分析，总结了适合于本计算平台的并行应用的特点．     

集群计算环境下高性能通信库HPCL的设计与实现

论述了一个高性能通信库系统-HPCL的研究与实现．HPCL的技术特点包括支持多路通道、允许多个进程同时通信、支持可靠的消息传递、支持通道上下文切换、允许一个通道被多个进程按照分时的方式来使用、支持多点传送，具有低延迟，高吞吐量等．这些特点的实现技术包括改进的ACK／NACK流控制算法，基于快速Ethernet网络接口的及时发送（Immediate Sending）技术，中断回收（Interrupt Reaping）技术．使用典型Benchmark对HPCL和TCP／IP的通信性能、应用性能进行对比表明，HPCL达到了理想的吞吐率和时间延迟．     

基于高性能计算环境的计算应用社区

中小企业是支撑我国经济发展的重要支柱,而高性能计算在推动科技创新中具有重要作用,二者的结合具有重要意义,然而高性能计算技术门槛较高,一定程度上阻碍了中小企业对此技术的有效应用.基于高性能计算环境,建设便捷易用的高性能计算应用社区,目的是探索基于高性能环境的中小企业数值模拟与计算服务社区服务机制,降低中小企业使用高性能技术的门槛,并建立了一套面向中小企业需求的服务规范.     

远程高性能计算软件环境需求及架构设计

高性能计算软件环境对高性能计算机的推广应用具有重要意义。针对高性能计算的一般过程,本文讨论了高性能计算软件环境的需求,给出了远程高性能计算软件环境的架构以及客户端和计算服务器软件的结构设计,探讨了客户端和计算服务器间信息报文的主要类型及报文格式。     

全舰计算环境下服务自适应方法研究

在全舰计算环境中,针对应用需求变更,应用服务高效的进行自适应演化才能够充分的利用好各种有限资源。在服务变量定义的基础上,提出了影响服务质量的相关指标;对服务组合的结构路径进行了说明,给出不同结构路径形式下服务质量的计算方法,并提出了组合服务质量模型;对服务变更实例情况进行了分析,最终提出了服务自适应模型算法。     

航空制造业高性能计算能力建设情况分析及建设集成方法研究

【目的】高性能计算技术在航空制造业应用不断深入,加快了科技进步的步伐,美国在此方面表现较为突出。相比之下,我国此方面能力较为薄弱,能力不足、不均衡问题较为突出,本文基于当前面临的问题和新的发展趋势,尝试提出一套建设框架和规划设计方法。【方法】本文分析了美国情况、国内同行业高性能计算基础设施情况,对航空制造业在高性能计算技术应用面临的问题进行了总结,对趋势进行了分析。【结果】结合问题和发展趋势,给出建设参考框架和规划设计方法,推动系统建设高质量发展。【结论】高性能计算机已经成为颠覆产品设计研发、引领创新的重要保障手段和技术,在当前航空制造业快速发展阶段,需推动快速建设,补齐短板,做好人才队伍的建设,实现行业/领域全面能力水平提升。     

高性能计算环境中间件的优化设计与实现

步入大数据时代之后,致力于解决大规模科学计算问题的高性能计算,得到越来越广泛的关注与应用。随着高性能计算机制造产业蓬勃发展,具有每秒上亿亿次浮点运算速度的高性能计算集群对高性能计算环境中间件的性能提出了更高的要求。现有的高性能计算环境中间件中,资源信息服务无法满足海量信息快速更新的需求。为了提高高性能计算环境中间件的性能,通过借鉴ETL技术,将资源信息传输方式优化为信息同步模式。优化后的信息同步模式在处理2000条作业状态更新时,延迟时间缩短90%、系统负载降低98%、网络连接数减少90%,为系统维护人员、环境用户带来更好的用户体验。     

Linux高性能计算集群的设计与实现

计算机和网络硬件设备逐步实现商品化和标准化,PC机或工作站的性能越来越高而价格越来越便宜,同时开源Linux微内核及集群工具中间件技术也日趋成熟稳定,高性能计算集群逐渐发展起来,并成为主流的高性能计算平台。高性能计算集群逐渐替代专用、昂贵的超级计算机对大规模并行应用构建原型、调试和运行。基于PCs或工作站的高性能计算快速部署及其可靠性和可管理性研究,对高性能计算集群在科学研究和工程计算等领域的应用,促进高性能计算技术的应用方面具有深远的意义。本文以OSCAR集群为实例,部署一个五结点的集群环境并运行简单的并行测试例子。     

高性能网格并行计算

对高性能计算的各种方式进行了分析和比较,并阐述了网格和元计算的关系。通过对当前各种网格工程的透视,论述了网格体系结构和网格服务语义。探讨了网格的两个关键特点：异构性和动态性及其解决方法。对于认识网格概念以及指明未来高性能并行计算发展方向有一定意义。     

并行复算：一种面向高性能计算的新的容错方法

Checkpointing是高性能计算领域最常用的容错技术.但是,当处理器数目变大时,这种技术的性能迅速恶化.提出一种在并行计算中容忍单进程故障的新方法:并行复算.这种方法的主要特征是利用冗余处理器的计算能力而不是冗余磁盘的存储能力实现低开销的容错.还提出这种方法的一个优化方法,将并行复算与checkpoint技术相结合,以进一步减小容错开销,并通过举例说明如何开发一个基于并行复算以及其优化方法的并行程序.最后通过实验对该方法进行评估.结果显示,当处理器数目变大时,并行复算的开销低于checkpointing,其优化方法能提供优于并行复算的性能.     

基于工作流的气象高性能计算用户环境

分析气象数值预报业务系统的特点,引入工作流思想,从业务流程定义、引擎系统、监控系统等方面设计并实现气象高性能计算用户环境。扩展各种关系依赖和流程语义,设计基于shell适配器的引擎系统和基于插入式组件的监控系统,从而增强系统的灵活性和适应性,在气象高性能计算用户环境中得到较好应用。     

基于R的并行统计计算

随着统计分析中数据规模和复杂性的不断增加,高性能计算也开始在金融、经济和管理等统计计算主导的领域中发挥重要的作用。将对基于R的统计分析中并行计算技术的发展现状和最新进展做一个综述,重点从用户的角度考察R在不同体系结构计算平台上并行统计计算的实现。一个人造和真实应用的测试表明了其应用效果。     

基于GMA的轻量级高性能计算环境监控

针对高性能计算环境监控的一般要求,分析对比现有的监控体系结构,设计了基于GMA体系结构的监控系统,详细介绍了设计中的几个关键问题,并给出了解决办法,最后实现了一个轻量级且高效的高性能计算环境作业监测系统。     

面向混合并行计算系统编程环境的研究与实现

分析了基于CMP节点的混合并行计算系统并行处理模式,基于分层次的自顶向下、逐步细化的思想,设计并实现了面向此类混合并行计算系统的编程环境,从而大大降低程了序设计人员在此类环境下编写并行应用程序的复杂度,减少了程序编码错误,提高了编程人员的效率。