小型超级计算机系统性能分析

近年来,国外积极发展小型超级计算机系统,其性能接近或稍低于超级计算机,而结构灵活、可靠性好、性能价格比高,受到各界重视.本文在介绍若干小型超级计算机系统性能指标的基础上,论述了这类计算机系统的体系结构与主要特点,对系统性能作了深入的分析,并展望了其发展前景.     

超级计算机系统性能评价

本文对超级计算机系统的性能进行了深入的分析与评价,研究了影响超级计算机性能的主要因素,最后提出了今后超级计算机技术的发展方向与研究课题。     

面向超级计算机系统的可视化综述

随着科技飞速发展,超级计算机系统不断向着更大规模迈进,给系统使用和维护带来困难.可视化技术以直观易懂的方式展示超级计算机系统的运行状态、异常情况等,让用户更加深入地理解系统内部运行机制,有助于更好地使用和优化系统.通过文献调研,分析了超级计算机系统可视化的相关工作,并根据系统使用流程将其分为状态监控、性能优化和系统维护3个方面.分析表明,可视化在状态监控方面可帮助分析系统运行时内部进程和数据的状态;在性能优化方面可帮助定位性能瓶颈并优化;在系统维护方面可帮助发现运行异常以及对异常溯源.最后,详细阐述了未来超级计算机系统可视化在大规模数据处理、全局优化、下游任务迁移等方向上面临的机遇和挑战.     

IBM研制成全球最快计算机 相当于10万台笔记本

美国IBM公司与一家研究所近日展示了其联合开发的最新超级计算机,运算速度达每秒1000万亿次。这是迄今全球运算速度最快的超级计算机。IBM表示,这台名为Roadrunner的超级计算机的性能是IBM为劳伦斯利弗莫尔国家实验室研制的吉基因系统的两倍。     

超级计算机的多层架构抽象及描述

超级计算机系统发展迅猛,不仅速度上日新月异,而且其结构也日益复杂化、多样化。为了能够准确有效地描述超级计算机的结构,给出统一的描述方法,提出超级计算机的多层架构思想。为超级计算机的进一步逻辑抽象或编写其模拟器提供了基础,并对超级计算机系统的设计具有一定的指导作用。     

在全球500名超级计算机中占据237名 IBM超级计算机500强独领风骚

基于IBM Power技术的超级计算机数量的大量增加帮助IBM在全球超级计算机500强榜单上继续保持排名第一。在刚刚公布的全球超级计算机500强榜单中,IBM的系统在全球最强大的500台超级计算机中占据了237台,同时占据了总处理能力的49．6%。IBM与美国能源部国家核安全管理局共同开发并安装在Lawrence Livermore国家实验室中的IBM Blue Gene/ L系统在排行榜上名列第一,其连续计算性能高达每秒钟280．6Teraflop(或每秒数万亿次浮点运算)。另外,基于IBM BladeCenter JS21刀片服务器并安装在巴塞罗那超级计算中心的IBM超级计算机MareNostrum重新夺得欧洲最强大超级计算机的称号。     

超级计算机设计的折衷考虑与CEDAR系统

<正> 一、引言计算机设计人员常常必须在所期望获得的体系结构特点与实际用来制造一个系统的硬件之间进行折衷。在超级计算机的设计中,由于希望获得高速度,而这样又容易加大成本,因而这些折衷就更加重要了。今天,设计人员在以每秒1亿多次算术运算的峰值速度执行的系统上工作,用户费用高达1千多万美元。需要超级计算机设计人员另外考虑的是,在过去,超级计算机为多数用户提供的性能只是其峰值性能的一小部分(例如5％～10％)。通过大量计算获得高效率是当今超级计算机系统还未达到的一个目标。在八十年代初的五年中,由于种种限制,人们纷纷转向多处理机超级计算机的研制。单处理机超级计算机具有专门的向量指令,它可利用在科学计算中出现的大量向量数据。这些处理机依赖流水算术运算,在连续向量部件上各操作之间获得高度的并行     

千万亿次计算时代来临

全球超级计算机500强榜单近日在德累斯顿国际超级计算机大会上出炉．IBM的Roadrunner以1026万亿次／秒的性能荣登榜首,并刷新了超级计算机最高性能纪录．它超越了自2004年11月以来一直占据榜首位置的、位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室的IBMBlueGene／L系统．现在,这套计算能力为478．2万亿次／秒的超级计算机排名第二位．在进入500强榜单的超级计算机中,有75％的超级计算机都采用了英特尔处理器．     

超级计算机的进展与评价

超级计算机,又称高性能计算机,是衡量一个国家综合国力的重要标志,也是国家信息化建设的根本保证。发展超级计算机,可以带动科学技术的进步,解决国民经济建设、社会发展、国防建设等方面一系列具有挑战性的问题,并促进相关产业的发展。此综述首先介绍了世界超级计算机的发展及应用情况,并从性能、应用等方面对其做出评价;其次对中国的超级计算机做了具体的认识与分析;最后根据目前超级计算机的发展及应用状况,预测了超级计算机的未来发展趋势。     

富士通入选最新世界超级计算机TOP500

本刊讯,最近在德国德雷斯顿市召开的2008年国际超级计算机会议(International Super computing Conference(ISC)’08)上,公布了世界超级计算机性能的TOP500排序。Fujitsu(富士通)集团构建的超级计算机系统以其出色的执行效率,入选最新的TOP500。     

国产异构系统上的HPCG并行算法及高效实现

HPCG基准测试程序是一种新的超级计算机排名度量标准.该测试基准主要用于衡量超级计算机解决大规模稀疏线性系统的能力,更贴近实际应用,近年来广受关注.基于国产超级计算机研究异构众核并行HPCG软件具有非常重要的意义,其不仅可以提升国产超级计算机HPCG的排名,还对很多应用提供了并行算法、优化技术等方面的参考.面向某国产复杂异构超级计算机开展研究,首先采用了分块图着色算法对HPCG进行并行,并提出一种适用于结构化网格的图着色算法.该算法并行性能高于传统的JPL、CC等算法,且着色质量高,运用于HPCG后,迭代次数减少了3次,整体性能提升了6%.分析了复杂异构系统各个部件传输的开销,提出一套更适用于HPCG的任务划分方法,并从稀疏矩阵存储格式、稀疏矩阵重排、访存等角度开展了细粒度的优化.在多进程计算时,还采用内外区划分算法将核心函数SpMV、SymGS中的邻居通信操作进行了隐藏.最终整机测试时,性能达到了国产超级计算机峰值性能的1.67%,与单节点相比,整机弱可扩展性并行效率达到了92%.     

基于内存的临时文件中转系统研究与设计

由于超快的CPU内核与相对慢的存储器之间的速度差距在日渐增大,存储器系统可能成为当前制约系统性能的主要瓶颈。"天河二号"等超级计算机的问世,为需要大规模计算的软件系统提供了强大的计算能力支撑。但是对于那些会产生大量的临时小文件的系统,天河的集中式存储会严重影响到整体性能。为了解决上述问题,提出利用Linux消息队列、Socket网络编程、文件I/O等技术研究实现一个基于内存的临时文件中转系统。并且在"天河二号"超级计算机的漏洞挖掘系统上进行了应用对比测试,结果良好。这对改善"天河二号"超级计算机集中式存储的瓶颈具有指导意义。     

一类国产复杂异构系统上的HPCG并行算法及高效实现研究

HPCG基准测试程序是一种新的超级计算机排名度量标准.该测试基准主要用于衡量超级计算机解决大规模稀疏线性系统的能力,更贴近实际应用,近年来广受关注.基于国产超级计算机研究异构众核并行HPCG软件具有非常重要的意义,其不仅可以提升国产超级计算机HPCG的排名,还对很多应用提供了并行算法、优化技术等方面的参考.本文面向某国产复杂异构超级计算机开展研究,首先采用了分块图着色算法对HPCG进行并行,并提出一种适用于结构化网格的图着色算法,该算法并行性能高于传统的JPL、CC等算法,且着色质量高,运用于HPCG后,迭代次数减少了3次,整体性能提升了6%.本文还分析了复杂异构系统各个部件传输的开销,提出一套更适用于HPCG的任务划分方法,并从稀疏矩阵存储格式、稀疏矩阵重排、访存等角度开展了细粒度的优化.另外在多进程计算时,还采用了内外区划分算法将核心函数SpMV、SymGS中的邻居通信操作进行了隐藏.最终整机测试时,性能达到国产超级计算机峰值性能的1.67%,相比单节点,整机弱可扩展性并行效率达到了92%.     

Beacon+：面向E级超级计算机的轻量级端到端I/O性能监控与分析诊断系统

随着E级计算的屏障被打破,高性能计算已经迈入了新时代。为了满足日益增长的数据访问需求,新兴的技术和存储介质都被运用到了超级计算机中,这使得其架构变得日趋复杂,其性能异常和系统热点定位也变得十分困难。为此,设计并实现了一个面向E级超级计算机的轻量级端到端I/O性能监控与分析诊断系统——Beacon+。该系统无需修改应用代码/脚本即可对每个应用的数据访问过程进行全路径实时监控与分析。通过在线+离线的压缩方法和分布式缓存/存储等机制,Beacon+在保证系统本身高扩展性、低开销的同时还可以持续稳定地提供I/O诊断服务。以神威新一代超级计算机为部署平台,通过I/O标准测试应用和实际应用证明了Beacon+的低开销和高准确性,以及I/O诊断的高效性。     

世界超级计算机最新性能排名美国独霸前十

在世界超级计算机最新性能排名中，日本生产的超级计算机首次跌出前十名，由美国制造、部署在美国和欧洲的超级计算机垄断了前十名。     

复杂异构计算系统HPL的优化

当今世界的主流超级计算机越来越多地使用带有加速器的异构系统.随着加速器的浮点性能不断提高,超级计算机内计算节点的CPU、内存、总线、网络以及系统架构都要与之相适应.HPL（high performance Linpack）是高性能计算机评测的传统基准测试程序,复杂异构系统给HPL评测带来很多机遇与挑战.针对带有GPU的异构超级计算机系统,提出一套新的CPU与加速器计算任务分配方式,提出平衡点理论指导HPL性能优化.为了优化HPL程序,提出了使用CPU与加速器协同工作的look-ahead算法和行交换连续流水算法,实现了加速器、CPU、网络等部件的高度并行.此外,为带有加速器的系统设计了新的panel分解和行交换的实现方法,提高了加速器的利用率.在每个节点带有4个GPU的系统上,单节点HPL效率达到了79.51%.     

梦迁志远——戴尔看高性能计算集群

20世纪80年代末,出现了一个后来显著影响超级计算机未来的假设:用相互连接的通用PC建造一套超级计算机系统。一台PC的平均售价在当时是3000美元,理论性能达到0.25百万次浮点运算(MFLOPS)。假定性能线性增长同时,可忽略互联的费用,仅需花费1200万美元,就可以通过像搭积木一样的连接4000台计算机,建造一台拥有十亿次浮点运算能力的 (GFLOPS)超级计算机系统。     

HPSEPS 在元与神威 • 太湖之光上的移植和性能分析

“神威·太湖之光”高效能计算机系统是世界上首台峰值运算速度超过 10 亿亿次量级的超级计算机,HPSEPS (High Performance Symmetric Eigenproblem Solvers) 是自主开发的大规模对称稠密矩阵特征问题并行求解器,包括标准对称稠密矩阵特征问题的并行计算方法, 对大规模数据问题的计算,表现出较好的性能,本文分别在中科院的“元”超级计算机上和神威·太湖之光超级计算机上进行了移植, 对比了两种超级计算机的系统性能, 并且在“神威·太湖之光”上分别链接适合其异构众核结构的 xMath 数学库和 mkl 数学库, 对求解器在链接两种不同数学库的计算机效果进行了测试与分析。     

复杂异构计算系统HPL优化研究

当今世界的主流超级计算机越来越多地使用带有加速器的异构系统.随着加速器的浮点性能不断提高,超级计算机内计算节点的CPU、内存、总线、网络以及系统架构都要与之相适应.HPL（High Performance Linpack）是高性能计算机评测的传统基准测试程序,复杂异构系统给HPL评测带来很多机遇与挑战.针对带有GPU的异构超级计算机系统,提出一套新的CPU与加速器计算任务分配方式,提出平衡点理论指导HPL性能优化.为了优化HPL程序,提出了使用CPU与加速器协同工作的look-ahead算法和行交换连续流水算法,实现了加速器、CPU、网络等部件的高度并行.此外,为带有加速器的系统设计了新的panel分解和行交换的实现方法,提高加速器的利用率.在每个节点带有4个GPU的系统上,单节点HPL效率达到79.51%,14884节点效率达到62.22%.     

现代超级计算机系统

本文论述了现代超级计算机系统发展的基本情况,深入分析了现代超级计算机系统的分类、特点与发展趋势。最后展望了90年代的发展前景。