IB网上CPU-GPU异构超算平台容器性能评估及优化

为了实现资源和系统环境的隔离,近年来新兴了多种虚拟化工具,容器便是其中之一。在超算资源上运行的问题通常是由软件配置引起的。容器的一个作用就是将依赖打包进轻量级可移植的环境中,这样可以提高超算应用程序的部署效率。为了解基于IB网的CPU-GPU异构超算平台上容器虚拟化技术的性能特征,使用标准基准测试工具对Docker容器进行了全面的性能评估。该方法能够评估容器在虚拟化宿主机过程中产生的性能开销,包括文件系统访问性能、并行通信性能及GPU计算性能。结果表明,容器具备近乎原生宿主机的性能,文件系统I/O开销及GPU计算开销与原生宿主机差别不大。随着网络负载的增大,容器的并行通信开销也相应增大。根据评估结果,提出了一种能够发挥超算平台容器性能的方法,为使用者有针对性地进行系统配置、合理设计应用程序提供依据。     

一类求解非线性方程组算法的并行性能分析

讨论了一类求解非线性方程组算法的并行性能,与传统的算法不同之处是用一个块对角矩阵作为迭找矩阵,且该矩阵可由一个仅包含向量内积的矩阵与向量乘积的递推关系简便计算得到,在对算法进行描述之后,分析了算法的并行执行过程,给出了算法的并行加速比和对存储的需求分析,数值计算表明理论分析与数值结果相符合,算法具有较好的并行度和较低的存储要求,可适用于一般和大规模科学与工程的高性能计算。     

计算机科学与网格

网格及其计算是当前的研究热点。本文介绍计算科学的含义、目的和发展，以及网格的概念、目的、基本要求和研究内容，并在此基础上讨论了计算科学与网格的关系。     

图3-着色问题的O(2~n)链数DNA计算机算法

随着DNA计算的不断发展,如何克服穷举算法带来的指数爆炸问题已成为DNA计算领域的重要研究目标之一．为减少图3-着色问题DNA计算机算法中的DNA链数,本文将Adleman—Lipton模型生物操作与粘贴模型解空间相结合的DNA计算模型进行扩展,通过设计顶点着色器、稀疏图／稠密图搜索器,提出一种用于求解图3-着色问题的DNA计算模型与算法．将本算法与同类算法对比分析表明：本算法在保持多项式操作时间的条件下,将求解n个顶点的图3-着色问题所需DNA分子链数从O（3^n）减少至O（2^n）,改进了3-着色问题同类文献的研究结果．     

基于Linux的超算系统中Windows应用程序运行环境探究

超算系统大多是基于Linux操作系统搭建的,限制了基于Windows操作系统的应用软件使用。此外,超算系统操作的高门槛使不熟悉Linux操作系统的用户望而却步,造成超算系统用户流失。基于Linux超算系统环境,探索兼顾超算系统运维管理便利性的Windows应用程序使用方法。研究通过X11转发、Wine和虚拟化等技术,为用户提供兼容超算作业调度系统Windows应用程序运行环境,同时提供安全、稳定的用户个人文件访问方法。所采用的配置方法与实例,可为具有类似需求的超算中心提供解决方案,从而拓宽用户软件应用范围,提高用户满意度。     

A parallel-supercomputing investigation of the stiffness of aligned,short-fiber-reinforced composites using the Boundary Element Method

Computational experiments are carried out in three-dimensional, multi-fibre specimens with the objective of determining the influence of fibre volume fraction (ϕ) and aspect ratio (a_r) on the effective tensile modulus of aligned, discontinuous fibre-reinforced composites. The Boundary Element Method (BEM), implemented on a 1840-node Intel Paragon parallel supercomputer using a torus-wrap mapping, enables the prediction of the tensile behaviour of composite specimens consisting of up to 200 discrete aligned short fibres, randomly dispersed in an elastic matrix. Statistical averages of the computed effective longitudinal moduli are compared with the predictions of the Halpin–Tsai equation and are found to be in good agreement for low values of a_r and ϕ. However, as a_r and/or ϕ increase, the predictions of the Halpin–Tsai equation fall below the computed moduli. Consideration of the finite packing efficiency of the fibres as proposed by Lewis and Nielsen results in a generalized form of the Halpin–Tsai equation whose predictions are in very good agreement with the BEM calculations for the entire range of ϕ and a_r examined. The scatter in the computed moduli decreases with increasing number of fibres, reflecting the ‘homogenization’ of the specimen brought about by consideration of larger numbers of smaller fibres. This scatter grows with increasing ϕ and a_r, reflecting an increase in the magnitude and complexity of inter-fibre interactions. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

面向人工智能和大数据的高效能计算

【目的】本文主要分析人工智能和大数据应用随着迅速增大的数据规模,给计算机系统带来的主要挑战,并针对计算机系统的发展趋势给出了一些面向人工智能和大数据亟待解决的高效能计算的若干研究方向。【文献范围】本文广泛查阅国内外在超级计算和高性能计算平台进行大数据和人工智能计算的最新研究成果及解决的挑战性问题。【方法】大数据既为人工智能提供了日益丰富的训练数据集合,但也给计算机系统的算力提出了更高的要求。近年来我国超级计算机处于世界的前列,为大数据和人工智能的大规模应用提供了强有力的计算平台支撑。【结果】而目前以超级计算机为代表的高性能计算平台大多采用CPU+加速器构成的异构并行计算系统,其数量众多的计算核心能够为人工智能和大数据应用提供强大的计算能力。【局限性】由于体系结构复杂,在充分发挥计算能力和提高计算效率方面存在较大挑战。尤其针对有别于科学计算的人工智能和大数据领域,其并行计算效率的提升更为困难。【结论】因此需要从底层的资源管理、任务调度、以及基础算法设计、通信优化,到上层的模型并行化和并行编程等方面展开高效能计算的研究,全面提升人工智能和大数据应用在高性能计算平台上的计算能效。     

面向材料科学研究的新型高性能计算平台系统

高性能计算集群作为保证国家科研开展的“基础设施”已上升为国家战略。高性能计算应用广泛,特别在材料科学研究方面,是必不可少的工具。当下为科学计算用户提供高质量的远程化、可视化、图形化的高性能计算平台成为当前高性能服务研究的突破口。本文提出基于材料科学研究的新型高性能计算平台系统,该系统基于Java语言开发,采用B/S架构为用户提供服务,实现主流材料科学研究的计算软件与平台的整合,设计友好的用户操作界面,提供方便的接入方式,并结合OpenPBS优化作业调度方法为平台用户提供优先级更高的计算需求,保证材料科研应用中更高效的计算资源。     

超级计算环境容错机制

中国科学院超级计算环境是整合了包括总中心、分中心和所级中心计算资源的3层架构超级计算环境.为提升超级计算环境的可靠性,提供稳定、可靠的计算服务,其容错机制的研究成为超级计算环境的一个研究重点.在对容错基本思想及各类计算机容错技术进行充分调研的基础上,提出一种适用于超级计算环境的容错框架,依据该框架给出了不同层次的容错方案,并对不同层次的容错开销进行了分析和比较,验证了不同层次容错方案对应用程序所带来的影响.