高性能并行集群计算环境的构建与性能测试

高性能并行集群系统在大规模科学计算中发挥着越来越重要的作用．本文介绍了一个集群系统的硬件和软件环境的设置，并利用通用的测试基准对该系统的性能进行了实例测试和对比分析。     

大规模并行处理技术应用综述

大规模并行处理技术是构建高性能计算的重要途径。该文论述了大规模并行处理技术的技术要点,并讨论了该技术在高性能计算机、高性能处理器及高性能系统芯片设计中的应用。     

遥感影像的高性能并行处理技术研究

随着空间遥感技术和对地观测技术的不断发展,光学、热红外和微波等不同技术手段可以获取同一地区的多种遥感影像数据（多时相、多光谱、多传感器、多平台和多分辨率等）,每天获取的遥感数据量越来越大。同时,大量的遥感应用需要快速地对这些遥感数据进行处理与分析,提供辅助决策信息。因此,如果不能及时进行数据处理,这些数据就会失去时效性,甚至失去数据本身的价值。高性能计算与并行处理技术,加速了遥感影像数据处理与信息提取的进度,如大规模多处理系统、网格与云计算技术、通用图形处理器（GPGPU）等。文中综述了高性能计算、并行处理及云计算技术应用于遥感领域的最新进展,给出了一些研究与应用范例,并提出了当前高性能遥感影像处理所面临的一些挑战。     

HPP:一种支持高性能和效用计算的体系结构

为了同时做到应对千万亿次高性能计算的技术挑战和满足数据中心(data center)未来的主要应用模式效用计算(utility computing)的需求,提出了一种称为HPP(Hyper Parallel Processing)的高性能计算机体系结构.HPP的主要特征是全局地址空间(global address space)和单一操作系统映像的超节点(hyper node).HPP结合了MPP的可扩展性,DSM的高效通信和机群的普及化的优点,为高性能计算和效用计算都提供了许多创新研究的机会.基于HPP体系结构,实现了一个曙光5000高性能计算机的原型系统,初步验证了它的可行性.     

高性能计算机的电源解耦研究

本文通过高性能计算机直流分布式供电系统的一个实际案例,分析了DC-DC变换器输入纹波电流导致母线电流振荡的机理,从而强调电源解耦在大型直流分布式供电系统中的重要性。文中论述了直流分布式供电系统母线解耦的原理和方法,推导出DC-DC变换器输入解耦电容的取值公式。     

基于高性能DSP的嵌入式AUV数据融合处理系统的研究

对AUV数据融合处理的特点、要求与现状进行了分析,提出了一种基于并行处理的嵌入式高性能数据融合处理器体系结构并进行实现,对AUV数据融合进行了并行化设计与实验,证明了AUV嵌入式高性能数据融合处理器的高效性和可行性。     

虚拟化技术在高性能计算机系统中的应用研究

随着高性能计算机系统规模的不断扩大,体系结构的日益复杂,其管理和使用也变得越来越困难。将虚拟化技术应用于构建高性能计算机系统有助于帮助开发人员高效管理和使用高性能计算机系统,使其发挥最大效能。本文详细分析了虚拟化技术在高性能计算机系统中已有的几个成功应用,总结了虚拟化技术应用于高性能计算领域时所面临的主要问题,最后对虚拟化技术在高性能计算机系统中的应用前景进行了展望。     

面向高性能计算机的海量数据处理平台实现与评测

高性能计算机主要应用于传统的科学计算领域,而在云计算时代,数据密集型应用成为一大类新型应用,已经变得越来越重要.主要探索如何在高性能计算机上高效地进行海量数据处理,使高性能计算机在进行科学计算的同时,能够非常好地支持数据密集型应用,拓展高性能计算机的应用领域.分析了高性能计算机上MapReduce模型实现和部署的可行性之后,在高性能计算环境中进行了实验.实验结果表明,存储系统的并行I/O能力不能充分发挥,是造成系统无法高效运行的主要瓶颈.而导致这个性能瓶颈的原因,是高并发带来的对集群文件系统资源的竞争和冲突.最后,提出了几种解决集群文件系统资源冲突的方案,这是今后的研究方向.     

SPEEDUP指标的适用性分析

长期以来，ｓｐｅｅｄｕｐ一直被视为衡量并地处理性能的主要指标之。不论是并行计算机系统的设计者，还是并行算法的设计者，均非常重视ｓｐｅｅｄｕｐ指标。那么，ｓｐｅｅｄｕｐ能否像人们仃的那样正确的描述并行处理的性能呢？迄今为止，人们对这一问题尚缺乏认识。本文从ｓｐｅｅｄｕｐ的定义出发，结合实例，全面分析了ｓｐｅｅｄｕｐ度量并行处理的性能存在的问题，以及可能导致的错误，还讨论了ｓｐｅｅｄｕｐ的适应条件。     

基于InfiniBand的高性能计算机技术研究

网络性能一直是制约高性能计算技术发展的瓶颈,无论是面向计算的网络还是面向存储的网络,通信速度的发展远落后于CPU的发展．InfiniBand互连结构能够缩短网络和CPU之间的性能差距,使高性能计算机的性能趋于平衡．2000年在InfiniBand协议发展初期,国家并行计算机工程技术研究中心就在国家“八六三”计划的支持下开始对InfiniBand协议展开了深入研究,旨在改进高性能计算特别是集群系统的互连性能,研制出符合InfiniBand标准规范的高性能互连部件,并最终开发出了具有自主知识产权的InfiniBand互连网络产品．论述了以自行研制的InfiniBand部件技术为基础的高性能集群计算机系统的组成、结构和应用,并对系统性能进行了实验分析．     

高性能并行仿真中持久性研究磁

随着分布式仿真规模的日益扩大,高性能计算的不断发展,高性能仿真技术逐渐成为仿真领域新的研究热点,其中持久性框架及其实现机制是高性能仿真引擎中至关重要的一层支撑技术,它不但用于系统的负载平衡而且用于检查点及恢复操作。该文针对高性能仿真持久性问题,先提出了持久框架的结构,重点研究了两种持久库对持久框架性能的影响,通过实验数据对其性能差异进行分析,得出基于 C ＋＋模板的持久框架更具优越性的结论。     

WDM技术对计算机技术的影响

本文介绍了ＷＤＭ技术的发展现状,并结合计算机技术的现状讨论了ＷＤＭ技术的发展对计算机技术的影响,同时介绍了ＷＤＭ技术进入市场的关键。     

LS MPP并行图像处理机

L S MPP是一个包含 10 2 4个处理元的细粒度并行 SIMD计算机 .为了满足低级图像处理的需要 ,以二维网格互连构成 32× 32阵列 .该文介绍 L S MPP并行处理机的系统组成、处理元结构、系统控制器、存储器组织 .并对 L S MPP并行处理机的性能进行了评估     

高性能计算机RAS技术现状与趋势

RAS技术是实现计算机系统高可靠、高可用和高可维的重要技术手段。本文描述了高性能计算机系统对RAS的需求,介绍了当前RAS技术的现状,并对其发展趋势进行了分析。     

一种面向高性能计算机的超节点控制器的研究

传统高性能计算机的节点由一个处理单元和一个节点控制器组成.为了有效地维护高速缓存一致性,处理单元中的处理器个数会非常有限.因此一台具有千万亿次处理能力的高性能计算机将会有上万个节点,这对互连网络的延迟和带宽都提出了非常高的要求.超节点控制器能够同时连接多个处理单元构成一个超节点,这能够减小互连网络的规模,从而降低互连网络的设计难度,并保证互连网络的性能.用FPGA实现了超节点控制器的原型系统的测试结果表明,采用超节点设计的高性能计算机拥有非常低的通信延迟,同时其通信带宽也有非常好的扩展性.     

抗恶劣环境高性能计算机

抗恶劣环境高性能计算机借鉴嵌入式计算机技术的优点,满足体积小、重量轻、环境适应能力强的要求,并具有高集成度和高可靠性.该文借鉴国内外先进技术,从系统设计、电路设计、结构设计等方面阐述了基于X86体系结构的高性能计算机的设计技术,解决高性能与抗恶劣环境之间的矛盾.作为核心控制系统硬件平台,该计算机可以广泛应用于车载、机载、舰载等恶劣环境条件中.     

高性能计算平台的IO性能测试与分析

在高性能计算平台上测试NFS和Lustre文件系统在大规模并行计算环境下的IO速率,根据测试结果分析该实验平台的IO瓶颈并提出改进方案;之后测试本地Cache、并行应用进行IO时的TransferSize和并行程序存取文件的FileSize等因素对分布式文件系统性能的影响,并根据实验结果提出如何合理地部署并行软件以有效地利用本地Cache,以及提出在编写并行程序时设置合适的TransferSize和FileSize以提高IO性能的建议。     

High‐accuracy hierarchical parallel technique for hidden Markov model‐based 3D magnetic resonance image brain segmentation

Scientific applications represent a dominant sector of compute‐intensive applications. Using massively parallel processing systems increases the feasibility to automate such applications because of the cooperation among multiple processors to perform the designated task. This paper proposes a parallel hidden Markov model (HMM) algorithm for 3D magnetic resonance image brain segmentation using two approaches. In the first approach, a hierarchical/multilevel parallel technique is used to achieve high performance for the running algorithm. This approach can speed up the computation process up to 7.8× compared with a serial run. The second approach is orthogonal to the first and tries to help in obtaining a minimum error for 3D magnetic resonance image brain segmentation using multiple processes with different randomization paths for cooperative fast minimum error convergence. This approach achieves minimum error level for HMM training not achievable by the serial HMM training on a single node. Then both approaches are combined to achieve both high accuracy and high performance simultaneously. For 768 processing nodes of a Blue Gene system, the combined approach, which uses both methods cooperatively, can achieve high‐accuracy HMM parameters with 98% of the error level and 2.6× speedup compared with the pure accuracy‐oriented approach alone. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

曙光5000高性能计算机Barrier网络的设计

为优化Barrier操作的性能,提高大规模并行计算应用在曙光5000系统中的执行效率,文中提出了一种基于硬件的Barrier加速设计.该设计是采用树形Barrier算法,通过增强曙光5000互联网络交换芯片的功能,实现低延迟、可扩展、高可靠和可管理的Barrier网络.该网络支持并发16个Barrier操作,可在Fat-Tree拓扑环境下实现较低的Barrier操作延迟.相比已有实现,是更适合Fat-Tree拓扑的设计方案.理想情况下,1024个节点的同步操作在1.7μs内完成.根据Barrier操作归约和分发过程的特点,分别采用请求应答和超时催促两种机制,为Barrier操作的可靠性提供保障.以该设计实现的Barrier网络原型系统已通过FPGA验证.