高性能计算软件

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高性能计算系统(HPC)软件实施方案

计算中心计算管理系统从功能实现来说，分为四个子模块系统，他们分别为：
2：高性能计算平台——分系统组成
高性能计算平台——仿真计算分系统
双路计算服务器、双路GPU计算服务器、16路胖节点计算服务器组成。
硬件组成
软件配置
CAE高性能计算软件由于其计算方式的不同，对CPU、内存、IO等的要求也不同，具体分为三大类：IO密集型，通讯密集型和支持GPU加速类型。
考虑因素
应用软件兼容性Linux和Windows的互兼容性CPU兼容性厂家对操作系统的支持时间
操作系统
安装方式
Windows
图形服务器本地硬盘配置一块系统盘，全部空间都分配给c:盘。安装过程中选择带“图形界面的Windows Server”。
Linux
2路服务器本地配置一块系统盘。16路服务器本地多块配置一块系统盘。操作系统安装过程中选择“Desktop User”模式，安装完成后配置Yum，Yum源放置到/apps/rhel68下面，方便后续随时增减安装包。配置PAM动态认证插件，实现动态SSH配置，提升系统安全性。每台机器需要配置IB驱动和并行运行环境，保证并行计算可以通过IB口进行通信。并行运行环境需要配置MPICH、Open MPI和Intel MPI几种，并优先使用Intel MPI。
/opt/xcat
-
集群管理软件
/apps/<appname>
C:\(本地盘)
应用软件安装位置
计算数据区
/data
/data/<密级>/<user>
S:\（映射盘）
用户计算作业临时存储空间，不同密级的任务数据文件分开
存储规划
3：项目实施——集群时钟同步

高性能计算平台abaqus使用文档

高性能计算平台abaqus使用文档
1、作业系统---》提交作业---》通用提交方式
参数说明：
作业名：自定义即可
队列：必须选择abaqus（因选其他队列而影响到其他人的作业计算，被发现后将做停用帐号一周触发）
作业提交方式：
选择下方的《需要运行的命令》选框：
贴入命令如下：
/software/abaqus/Commands/abaqus job=circuit.inp cpus=16 int
其中circuit.inp替换为自己的inp文件，其他不能修改
工作目录：
选择inp文件所在目录，一般一个作业定义一个文件夹。

ftp默认目录为/home/帐号名称/workspace文件夹，子文件夹可自行新建
点开高级参数：
勾选节点项，节点数必须为1，核数/节点必须为16
以上设置正确无误后点击提交作业即可。

请注意：
由于license只有32核并行，所以abaqus队列中只有有两个作业同时计算，所以大家需要严格按照上述文档说明填写参数：1、队列必须为abaqus；2、命令行中除inp文件名替换为自己的文件名，其它都不可变更；节点选择界面只能填1和16；4、工作目录必须选择到inp文件所在目录；注意命令行中参数之间有空格；5、正常提交后，处于排队的作业等待即可，排队有可能是硬件资源排队，也可能是软件license排队。

资源满足运行条件后会自动开始计算。

常用功能计算软件

常用功能计算软件1. MATLAB（The MathWorks）MATLAB是一种强大的数值计算和科学工程计算软件，广泛应用于科学计算领域。

它具有丰富的数值计算、绘图和数据处理功能，可以进行矩阵运算、信号处理、图像处理等多种科学计算工作。

MATLAB还提供了大量的工具箱，如控制系统设计与分析工具箱、神经网络工具箱、图像处理工具箱等，方便用户进行更加专业和复杂的计算。

2. Mathematica（Wolfram Research）Mathematica是一款功能强大的数学软件，被广泛用于数学、物理、化学、生物学等多个学科的研究和教学中。

它提供了丰富的数学函数和符号计算能力，可以进行精确计算、数值计算、统计分析等各种数学运算。

同时，Mathematica还具有强大的绘图功能，可以绘制高质量的二维和三维图形。

3. Origin（OriginLab）Origin是一种用于数据分析和绘图的软件，被广泛应用于工程领域和科学研究中。

它提供了丰富的数据处理和统计分析功能，包括数据拟合、曲线拟合、统计检验等多种功能。

Origin还具有强大的绘图工具，支持二维和三维图形的绘制和定制，可以生成高质量的科学图表。

4. COMSOL Multiphysics（COMSOL）COMSOL Multiphysics是一种基于有限元方法的多物理场仿真软件，被广泛应用于科学和工程计算中。

它可以模拟和求解多个物理场的相互作用问题，如结构力学、电磁场、热传导等。

COMSOL Multiphysics提供了丰富的物理场模型和求解器，用户可以根据自己的需求进行模型的建立和仿真计算。

5.ANSYS（ANSYS）ANSYS是一款广泛应用于工程计算和结构分析中的有限元分析软件。

它可以对各种结构进行静态和动态的力学分析，包括线弹性分析、非线性分析、疲劳分析等。

ANSYS还支持多物理场耦合分析，如流固耦合、热固耦合等。

它提供了强大的建模和后处理功能，用户可以方便地进行模型的建立和结果的分析。

计算机数学软件Maple概述

控制系统分析与设计
系统建模
Maple可用于建立控制系统的数学模型，包括传递函数、状态空间表示和频率响应等。它支持控制系统的时域和频域分析。
稳定性分析
Maple提供了多种稳定性分析方法，如劳斯判据、奈奎斯特图和根轨迹等。它可用于评估控制系统的稳定性，并指导控制器的设计。
控制器设计
Maple支持多种控制器设计方法，如PID控制、最优控制和鲁棒控制等。它可以帮助工程师设计高效且稳定的控制系统，以满足不同的工程需求。
控制结构
Maple提供条件语句（如if-else）、循环语句（如for、while）等控制结构，用于实现复杂的逻辑功能。
函数定义与调用
用户可以自定义函数，并在程序中调用这些函数。函数可以接受参数，并返回计算结果。
03
Maple在数学计算中的应用
符号计算
代数运算
Maple可以进行各种代数运算，如多项式运算、因式分解、求根等。
方面更具优势。此外，Maple的编程语言相对更简单易用。
03
与Python的比较
Python是一种通用编程语言，通过安装额外的库（如NumPy、SciPy
等）可以实现数学计算功能。然而，与Maple相比，Python在符号计
算和图形可视化方面功能相对较弱。
02
Maple基础知识
Maple的界面Maple与MATLAB之间的数据交换和算法调用。
与其他科学计算软件的接口
如与Mathematica、SageMath等软件的互操作性。
Maple在科研与教学中的应用案例
数学研究
用于解决复杂数学问题，如微分方程求解、符号积分等。
物理工程
在物理模拟、工程设计等领域进行数学建模和仿真。

HyperScale产品介绍

冷存储服务器
4 2013 LENOVO INTERNAL. ALL RIGHTS RESERVED.
高密度单路 2U4节点双路 2U4节点
整机柜服务器
整机柜服务器
整机柜服务器冷存储节点
应用类别典型应用硬件需求
Web
Cache DB 虚拟化分布式存储计算冷存储
Apache+P HP Nginx+PH P
RD540 (Customized) RD350X (Cannonball)
Key Features:
RD350x: 1U2P Intel 2P HSW Grantley platform with 8x2.5” HDD & 16 memory slots (1TB Max)
RD440X RD450X (Colossus)
RD640 (12 3.5 HDD)
Key Features:
RD450x: 1U2P Intel 2P HSW Grantley platform with 16x2.5” HDD & 16 memory slots (1TB Max)
RD640: 1U2P Intel 2x EP Ivy Bridge platform with 16x2.5” HDD & 20 memory slots (320GB Max)
高网络并发能力低延迟；高密度
Memcache 大内存容量；
d
高密度
Redis
MySQL
高存储IO响应
速度；
部件级定制
KVM Xen
HW虚拟化优化，高HW容错要求
Hadoop
大数据存储下
的高速访问；低HW容错要求

常用数学软件介绍Maple、Mathematica、Matlab、_MathCAD、_SAS、SPSS、LINDO、LINGO

SPSS现在的最新版本为11.03，大小约为200M。世界上最早的统计分析软件，由美国斯坦福大学的三位研究生于20世纪60年代末研制。
世界上应用最广泛的专业统计软件。在国际学术界有条不成文的规定，即在国际学术交流中，凡是用SPSS软件完成的计算和统计分析，可以不必说明算法。
和SAS相同，SPSS也由多个模块构成，在最新的11版中，SPSS一共由十个模块组成，其中SPSS Base为基本模块，其余九个模块分别用于完成某一方面的统计分析功能，他们均需要挂接在Base上运行。除此之外， SPSS 11完全版还包括SPSS Smart Viewer和SPSS Report Writer两个软件，他们并未整合进来，但功能上完全是SPSS的辅助软件。 SPSS最突出的特点就是操作界面极为友好，输出结果美观漂亮（从国外的角度看），他使用Windows的窗口方式展示各种管理和分析数据方法的功能，使用对话框展示出各种功能选择项。是非专业统计人员的首选统计软件。
Matlab的功能和特点
1．功能强大
(1) 运算功能强大
Matlab的数值运算要素不是单个数据，而是矩阵，每个元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运算等；通过Matlab的符号工具箱，可以解决在数学、应用
科学和工程计算领域中常常遇到的符号计算问题。
(2) 功能丰富的工具箱
Matlab主要由主程序和功能各异的各种工具箱组成，其
主要特点是使用操作简单，输入格式与人们习惯的数学书写格式很近似，采用所见即所得界面。对于数值精度要求很严格的情形，或者是对于计算方法有特殊要求的情况，MathCAD不适合。
四种软件的比较
如果同时要求计算精度、符号计算和编程的话，最好同
时使用Maple和Mathematica ，它们在符号处理方面各具

资金交易系统情况介绍

金融领域高性能计算商业软件首先先罗列一下国外有关金融方面的高性能并行计算方面的软件：一．Turbolinux 推出的一款并行计算工具— EnFuzion。

优势：在不购买新的工作站，也不需要租赁昂贵的巨型机情况下，能在很短的时间内调查更多的投资情况；在不需要改变任意一行代码的前提下，能够通过现有的大多数应用程序解决这个问题。

它通过在网络上寻找未充分使用的工作站，利用它们来加速投资任务分析和计算，有事实证明在一个廉价的20 台PC 的网络上运行EnFuzion，其性能超过一个价值500 000 美元的Unix 系统。

该软件能够做到：更快地得到评估结果；等数据的时间较少而挣钱的机会更多；查询更多的投资选择；强调完全测试文件；通过减少硬件产品来减少操作成本……EnFuzion推出不久就已经成功的运行在： JP Morgan、 AMP Assett Managementt、 Mottorolla、Rockeffellller Uniiversiitty、European Synchrottron Radiiattiion Faciilliitty、Monash Uniiveriisiitty……其中AMP是澳大利亚最大的保险和银行公司，EnFuzion充分利用AMP 公司在夜晚闲置的数百台Windows NT 工作站计算来自世界各地的市场数据，很快他们发现公司可以在一星期就完成以往需要100 天才能够完成的模型计算工作。

由此看出其在金融保险界有着不错的评价与使用。

二．Rogue Wave Hydra的产品套件rogue wave hydra 是一套分布式soa 框架，通过平衡能力或并行处理，不管是新的还是现存的企业应用都能在性能上得到巨大的改进。

作为基于服务组件构架（sca）方法配置高性能soa应用的第一个可用产品，rogue wave hydra 允许专业开发人员建立独立组件（服务）并将它们捆绑在强大的、敏捷的、分时管理的业务过程（复合服务）中。

MSC.Nastran高性能计算功能介绍

MSC.Nastran 名称介绍为了缩短MSC.Nastran 计算时间，MSC.Nastran 主要利用如下技术：1. MSC Nastran 共享内存并行计算，通过单机多CPU 并行计算技术，用来实现大模型的求解，缩短计算时间，提高分析效率；2. MSC Nastran ACMS 模块，即自动部件模态综合法，通过整车模型由一个整体矩阵剖分为多个子结构，单独计算每个子结构，后超单元技术，重新生成系统整体响应。

可以使用分析时间缩短为原来的四分之一或更低，计算频率阶数越多，该方法效率越高；3. MSC Nastran 分布式并行计算，与ACMS 模块结合，通过分布式并行计算技术将子结构分配到多台计算，用来实现大模型的求解，缩短计算时间，提高分析效率。

MSC Nastran Distributed Parallel (DMP)支持频率域，几何域，自由度域的划分方法，与ACMS 模块结合，大幅缩短计算时间。

MSC.Nastran 2013 HPC 计算配置提交计算时，使用MODE ＝i8内存无限制模式，充分利用硬件资源，加速计算，输入格式如下：修改相应目录下，Nastran配置文件，充分调用硬件资源进行计算, 路径为（根据个人电脑设置，该路径会不同）：C:\MSC.Software\MSC_Nastran\20130\conf\NAST20130.rcf在该文件中添加或修改如下：BUFFSIZE=ESTIMATEPARALLEL=NPROC（例如4或8，32等，要确定有SMP模块）MEMORY=MAXMEMORYMAX=0.85*PHYSICAL（指计算机物理内存）MSC.Nastran 2013 HPC测试案例测试模型1，TRIM模型，节点数130万，单元数129万，自由度为750万，使用MSC.Nastran 的SMP和ACMS模块分别进行2次计算，二次计算总结如下表。

表1－1 750万模型测试备注：1、0～45Hz次计算时，使用硬盘为SCSI盘；0～75Hz使用硬盘为SSD固态硬盘，读写速度更快。

学习软件推荐提升计算能力

学习软件推荐提升计算能力对于提升计算能力而言，学习软件是一种有效的辅助工具。

在如今数字化时代，计算能力已经成为了许多人职场和学业发展中的必备技能。

因此，选择适合自己的学习软件来提升计算能力，是非常重要的。

本文将为您推荐几款优秀的学习软件，并说明它们的特点和使用方法。

一、Wolfram AlphaWolfram Alpha是一款强大的计算引擎，被广泛用于数学、物理、化学等学科。

它可以解方程、计算函数图像、求导、积分等等，是一个理想的数学学习工具。

Wolfram Alpha还支持自然语言输入，用户可以直接提问问题，软件会给出详细的解答。

对于学生来说，使用Wolfram Alpha可以快速得到准确的计算结果，提高计算效率。

二、Khan AcademyKhan Academy是一家在线教育平台，提供各种学科的教学视频和练习题。

在数学方面，Khan Academy的课程内容涵盖从基础数学到高等数学的各个层次。

学生可以根据自己的水平进行学习和巩固，通过做题来提高计算能力。

Khan Academy还提供实时的学习进度记录和个性化的学习建议，帮助学生有针对性地提升自己的计算能力。

三、Microsoft Excel对于需要大量计算和数据处理的工作，Microsoft Excel是一个非常实用的软件。

它不仅可以进行基本的数学运算，还具备强大的数据分析和图表制作功能。

通过学习Excel的使用技巧，可以提高计算效率和数据处理能力。

例如，利用Excel的函数和公式，可以实现复杂的统计计算和数据可视化，帮助用户更好地理解和分析数据。

四、MATLABMATLAB是一款专业的数学软件，广泛应用于科学计算、工程仿真和数据分析等领域。

它提供了丰富的数学函数和工具箱，可以进行各种数学计算和数据处理操作。

MATLAB还具备良好的可视化功能，可以绘制高质量的数据图表。

对于需要进行复杂计算和科学研究的用户来说，MATLAB是一个强大而全面的学习软件。

ANSYS CFX 高性能计算配置指南

GUI提交命令行提交
CFX并行任务提交
GUI提交： windows上：
CFX并行任务提交
CFX并行任务提交
GUI提交： Unix/Linux上：
直接进入…/ansys_inc/v120/cfx/bin下，运行./cfx5solve，界面同windows
CFX并行任务提交
命令行提交： Windows上：cfx5solve –def Benchmark.def -start-method "MPICH2 Local Parallel" part 4(单机并行) Unix/Linux上：cfx5solve -def Benchmark.def -start-method "MPICH2 Distributed Parallel" –par-dist cn01*4,cn02*4
MPI软件安装配置
Unix/Linux下：对于以下平台，安装ansys的同时就装好了HP-MPI UNIX: hpux, hpux-ia64, osf Linux: linux, linux-amd64, linux-ia64
SGI下，各台机器上： /usr/lib/array/array.conf 中添加： array me machine localhost 例如：array default host1 host2 host3
END # SIMULATION CONTROL
MPI软件安装配置
Windows下（每个节点）：安装
<install_dir>\v121\CFX\bin\cfx5parallel -install-hpmpi-service <install_dir>\v121\CFX\bin\cfx5parallel -install-mpich2-service

数学软件Matlab、Mathematica、Maple、Mathcad、SAS、SPSS、Lindo

MatlabMATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，经过多年大量的、坚持不懈的改进，现在MA TLA已经更新至7.x版。

MATLAB集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。

在这个环境下，对所要求解的问题，用户只需简单地列出数学表达式、其结果便以人们十分熟悉的数值或图形方式显示出来。

有关该软件的发行版本、发行价格和其它最新信息都可以从MathWorks 公司的网络站点/ 获取。

MATLAB的含义是矩阵实验室（Matrix Laboratory），最初主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定义维数的矩阵。

经过十几年的完善和扩充，现在已发展成为线性代数课程的标准工具，也成为其它许多领域课程的使用工具。

在工业环境中，MA TLAB可用来解决实际的工程和数学问题，其典型应用有：通用的数值计算，算法设计，各种学科如自动控制、数字信号处理、统计信号处理等领域的专门问题求解。

MATLAB语言易学易用，不要求用户有高深的数学和程序语言知识，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。

MA TLAB既是一种编程环境，又是一种程序设计语言。

这种语言与C、FORTRAN等语言一样，有其内定的规则，但MATLAB的规则更接近数学表示。

使用更为简便，可使用户大大节约设计时间，提高设计质量。

MathematicaMathematica系统是美国Wolfram研究公司开发的一个功能强大的计算机数学系统。

它提供了范围广泛的数学计算功能，支持在各个领域工作的人们做科学研究和过程中的各种计算。

它的主要使用者包括从事各种理论工作（数学、物理、...)的科学工作者，从事实际工作的工程技术人员，高等、中等学校教师和学生等。

这个系统可以帮助人们解决各种领域里的涉及比较复杂的符号计算和数值计算的理论和实际问题。

从某种意义上讲，Mathematica是一个复杂的、功能强大的解决计算问题的工具。

超级计算技术的开源软件工具推荐与使用技巧

超级计算技术的开源软件工具推荐与使用技巧随着技术的不断发展，超级计算已经成为许多领域实现高性能运算和大规模数据处理的关键技术。

为了支持超级计算的发展，众多开源软件工具应运而生，并获得了广泛的应用和推荐。

本文将介绍一些受欢迎并且应用广泛的超级计算开源软件工具，并提供使用技巧，希望对读者能有所帮助。

首先介绍的是OpenHPC，它是一个开源的超级计算生态系统，提供了一系列工具和库，用于构建和管理超级计算环境。

OpenHPC通过提供预构建的软件堆栈和工具，使用户能够快速搭建和配置超级计算集群。

它还提供了一键式的安装界面，使得新手也能够轻松部署和配置超级计算集群。

使用OpenHPC，用户可以通过简单的命令行或图形界面来管理集群，并且能够自动化处理常见任务，提高工作效率。

另一个值得推荐的工具是Slurm，它是一个开源的高性能计算集群管理器。

Slurm提供了一套强大的功能，使用户能够有效地管理计算资源，并提供作业调度、任务管理和监控等功能。

Slurm的设计理念是简洁而灵活，可以根据用户的需求进行定制和配置。

它支持多种作业调度算法，并能够自动化资源分配和任务调度，提高系统的利用率。

Slurm还提供了丰富的命令行和图形界面，使得用户能够方便地监控和管理超级计算集群。

除了集群管理工具，还有一些开源的数值计算库和框架可以帮助用户实现高性能计算和大规模数据处理。

例如，Intel oneAPI是一个全面的软件工具套件，用于加速超级计算应用程序的开发和优化。

它提供了一系列优化的数学库、工具和框架，支持编写性能高效的代码，并且能够利用多核、加速器和分布式系统来实现高性能计算。

另外，MPI（Message Passing Interface）是一个通信库，用于在超级计算集群中实现进程间通信。

MPI提供了一组通信原语，使得程序可以在不同计算节点之间进行数据传输和同步，从而实现分布式计算和并行计算。

在使用这些开源软件工具时，有一些使用技巧可以帮助用户更高效地开发和优化超级计算应用程序。

Python高性能并行计算之mpi4py

Python高性能并行计算之mpi4pympi4py是Python中的一个消息传递接口（MPI）的实现。

MPI是一种并行计算的标准，用于在多个计算节点之间进行通信和协调。

mpi4py允许开发者使用Python语言进行高性能并行计算，利用多台计算机上的多个处理器进行任务分配和执行。

MPI的并行计算模型基于消息传递，它允许不同计算节点之间通过发送和接收消息来交换数据和同步计算。

MPI提供了一套丰富的编程接口，包括进程管理、通信和同步操作等功能，可以满足各种类型的并行计算需求。

mpi4py是Python语言对MPI标准的实现，它包含了一系列的模块和类，用于管理MPI的进程和通信操作。

开发者可以创建MPI进程，发送和接收消息，进行同步操作，以及执行各种MPI操作。

mpi4py允许开发者通过简单的Python语法来编写并行计算程序。

开发者可以使用Python的标准语法来定义任务和数据，并使用mpi4py提供的函数和类来进行进程管理和通信操作。

mpi4py提供了一系列的函数和类，用于创建和管理MPI进程，发送和接收消息，以及进行同步操作。

使用mpi4py进行并行计算可以带来很多好处。

首先，mpi4py充分利用了多个计算节点上的多个处理器，可以显著提高计算速度和效率。

其次，mpi4py提供了丰富的并行计算功能和工具，可以简化程序的编写和调试过程。

最后，mpi4py是一个开源项目，拥有庞大的社区和用户群体，可以获取大量的支持和资源。

然而，使用mpi4py进行并行计算也存在一些挑战和限制。

首先，mpi4py需要在多个计算节点上安装和配置MPI软件，需要一定的专业知识和技能。

其次，mpi4py是一个底层的接口，需要开发者具有一定的并行计算经验和编程能力，否则可能会导致程序的性能和正确性问题。

另外，mpi4py并不适用于所有类型的并行计算应用，例如图形处理和深度学习等计算密集型任务。

总结来说，mpi4py是Python中高性能并行计算的一个重要工具，它基于MPI标准，提供了丰富的并行计算功能和接口。

高斯linux使用方法

高斯linux使用方法高斯Linux使用方法高斯Linux是一款基于Ubuntu系统的操作系统，特别适用于高性能计算领域。

其主要特点是集成了大量的科学计算软件，因此常常被用于科学计算、数值模拟、机器学习等领域。

本文将为读者介绍高斯Linux的基础使用方法。

一、安装高斯Linux高斯Linux的安装并不复杂，只需要从官网上下载镜像文件，然后将其刻录成光盘或者USB启动盘，即可进行安装。

安装过程中，需要进行一些系统配置，例如选择分区、设置用户等。

对于有经验的Linux用户来说，这些步骤都较为简单。

二、登录高斯Linux安装完高斯Linux后，便可使用用户名和密码登录系统。

高斯Linux默认使用命令行界面，用户需要输入命令行来操作系统。

但是，用户也可以选择安装图形界面，使操作更加方便。

可以使用以下命令来安装桌面界面：sudo apt-get install ubuntu-desktop三、基本命令高斯Linux的基本操作和其他Linux系统类似，需要掌握一些基本命令。

1. ls命令：用于列出当前目录下的文件。

2. cd命令：用于切换目录，例如cd /home/user表示切换到用户的主目录。

3. pwd命令：用于显示当前所在的目录路径。

4. cp命令：用于复制文件或者目录，例如cp file1 file2表示将file1复制到file2。

5. mv命令：用于移动文件或者目录，例如mv file1 /home/user表示将file1移动到用户的主目录。

6. rm命令：用于删除文件或者目录，例如rm file1表示删除file1文件。

7. mkdir命令：用于创建目录，例如mkdir mydir表示在当前目录下创建mydir目录。

8. rmdir命令：用于删除空目录，例如rmdir mydir 表示删除mydir目录。

9. tar命令：用于压缩和解压文件，例如tar -czvf mytar.tar.gz mydir表示将mydir目录压缩成mytar.tar.gz文件。

高性能计算(HPC)

可扩展性
总结词
高性能计算系统的可扩展性是指其随着规模扩大而性能提升的能力。
详细描述
可扩展性是高性能计算系统的一个重要评价指标。为了实现可扩展性，需要解决如何有效地将任务分配给多个处理器核心、如何实现高效的节点间通信以及如何管理大规模系统的资源等问题。这需要采用先进的并行计算框架、资源管理和调度算法等技术。
02
HPC系统架构
硬件架构
处理器架构
使用多核处理器和加速器（如GPU、FPGA）以提高计算性能。
存储架构
采用高速缓存、分布式文件系统、内存数据库等技术，提高数据访问速度。
网络架构
使用高速InfiniBand、以太网或定制网络技术，实现节点间高速通信。
软件架构
01
并行计算框架
使用MPI、OpenMP、CUDA等并行计算框架，实现任务和数据的并行处理。
使用如Fortran、C/C、Python等语言进行高性能计算应用程序开发。
性能优化技术
采用向量化、自动并行化、内存优化等技术，提高高性能计算应用程序性能。
03
HPC应用案例
气候模拟
1
气候模拟是高性能计算的重要应用之一，通过模拟大气、海洋、陆地等复杂系统的相互作用，预测未来气候变化趋势。
05
HPC未来展望
异构计算
异构计算是指利用不同类型处理器（如CPU、GPU、FPGA等）协同完成计算任务的技术。随着处理器技术的不断发展，异构计算在HPC中越来越受到重视。
异构计算能够充分发挥不同类型处理器的优势，提高计算性能和能效。例如，GPU适合于并行计算，而CPU则擅长控制和调度。通过合理地组
性能瓶颈
总结词
随着处理器性能的不断提升，高性能计算系统在内存带宽、 I/O性能以及处理器间通信等方面出现了性能瓶颈。

泰勒级数MATLAB软件简介及极限运算

泰勒级数MATLAB软件简介及极限运算MATLAB(MATrixLABoratory)是美国MathWorks公司开发的科学与工程计算软件，经过几十年的扩充和完善，MATLAB已经发展成为集科学计算、可视化和编程于一体的高性能的科学计算语言和软件开发环境.MATLAB在工程计算、自动控制、信号处理、图像处理、信号检测、神经网络、小波分析、金融建模设计与分析等领域有着广泛的应用.MATLAB由基本部分和功能各异的工具箱"toolbox"组成.基本部分是MATLAB 的核心，工具箱是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法，是扩展部分，可以任意增减.这里以MATLAB7.0版本为例进行介绍.安装MATLAB7.0成功后，启动MATLAB，就进入默认的操作界面，如下图所示:第一行是菜单栏，第二行是工具栏，第三行是快捷工具栏(ShortcutToolbar)，下面是三个最常用的窗口.右边是命令窗口(CommandWindow)，用于输入命令、运行命令并显示运行结果.左上方前台为当前路径(CurrentDirectory)，显示当前用户工作所在的路径，后台为工作空间(Workspace)，显示内存中MATLAB所有变量的名称、数学结构、字节数及类型.左下方为历史命令窗口(CommandHistory)，用于保存用户输入过的所有的命令，为用户下一次使用同一个命令提供方便，用户可以复制或者运行历史命令窗口中的单行或多行命令.这三个窗口可以单独显示，例如，如果使命令窗口单独显示，可以单击命令窗口右上角的按钮，或者选择菜单"Desktop"→"UndockCommandWindow";单独的命令窗口返回MATLAB界面，可以单击命令窗口右上角的按钮，或者选择命令窗口的菜单"Desktop"→"DockCommandWindow"命令.MATLAB提供了强大而完善的帮助系统，用户可以通过快捷方便的帮助系统来迅速掌握MATLAB的强大功能.单击工具栏的按钮;或选择菜单"Desktop"→"Help";或选择菜单"Help"→"MATLABHelp"都能进入帮助窗口，还可以在命令窗口直接执行helpwin、helpdesk或doc命令进入帮助窗口，帮助窗口如下图所示:Contents选项窗口显示MATLAB的帮助内容.Index选项窗口是MATLAB提供的术语索引表，可以查找命令、函数和专用术语等.Search选项窗口可以通过关键词来查找全文中与之相关的信息.Demos选项窗口提供了联机演示系统，Demos演示界面操作非常方便，为用户提供了图文并茂的演示实例.1.7.2MATLAB基本使用方法MATLAB采用表达式语句，用户在命令窗口提示符""后输入语句，按Enter 键确认，即可得到结果.MATLAB语句有两种常见的形式:(1)表达式;(2)变量=表达式.说明:1.表达式由算符、函数、变量名和数字构成.2.在第一种形式中，表达式被执行后产生的结果将被自动赋给名为"ans"的变量.例如若不想让MATLAB每次都显示运算结果，只需在运算式最后加上分号(;)即可.用Shift+Enter还可以实现命令换行且不运行命令.3.在第二种形式中，等号右边的表达式被赋给等号左边的变量存入内存，并显示在屏幕上.例如4.书写表达式时，运算符号"="、"+"、"-"以及"*"等两侧允许有空格.5.变量名、函数名必须以一个字母开头，变量名中可以包含字母、数字或下划线，但不允许出现标点符号.变量名区分字母的大小写.变量名不能超过31个字符.关键字(如if、while等)不能作为变量名.MATLAB有一些特殊变量，是由系统本身在启动时定义的变量，称为"预定义变量".MATLAB中预定义的变量ans预设的计算结果的变量名i或j虚数单位eps计算机的最小数realmax最大的正实数pi圆周率realmin最小的正实数inf或Inf无穷大flops浮点运算次数NaN不定量MATLAB的数学计算包括数值计算和符号计算，数值运算中必须先对变量赋值，然后才能进行运算，否则会提示出错.符号运算不需要事先对变量赋值，但是符号变量必须先经过定义，才能进行运算和处理.定义符号变量和符号表达式可以使用sym和syms命令.sym用来定义单个符号或符号表达式，其调用格式为:sym('符号字符串')，符号字符串可以是常量、变量、函数或表达式.syms用来创建多个符号变量，其一般调用格式为:symsvar1var2…varn，即syms命令定义了符号变量var1,var2,…,varn.用这种格式定义符号变量时，变量间用空格而不要用逗号分隔.例如下图中，用syms定义了符号变量a、b、c、x，然后又使用已经定义的符号变量a、b、c、x建立了符号表达式.除了用sym函数和用已经定义的符号变量两种方法建立符号表达式外，还可以利用单引号来生成符号表达式.MATLAB常用命令、基本符号和常用函数如下列表格所示.MATLAB工作窗中的常用命令命令功能命令功能quit关闭和退出MATLABdisp显示变量和文字内容clc清除工作窗中的显示内容type显示文件内容clf清除图形窗中的图形who列出内存中驻留的变量名清单clear清除内存中的变量和函数hold控制当前图形窗对象是否被刷新MATLAB基本符号符号(英文状态)功能空格变量分隔符;数组元素分隔符逗号,命令分隔符;变量分隔符;数组元素分隔符点号.数值中的小数点分号;取消运行显示;数组元素行之间的分隔符百分号%注释，在它后面的命令不需要执行单引号''字符串标记符圆括号()引用数组元素;变量列表;确定算术运算的先后次序方括号[]构成向量和矩阵;函数输出列表下划线_变量、函数或文件名的连字符续行号…长表达式续行，后面的行与该行连接构成一个命令MATLAB常用数学函数函数意义函数意义函数意义sin正弦atan反正切max最大值cos余弦acot反余切min最小值tan正切sqrt开方abs绝对值(模)cot余切lcm最小公倍数exp以e为底的指数sec正割gcd最大公因数log自然对数csc余割sign符号函数log10以10为底的对数asin反正弦sum求和round四舍五入acos反余弦floor取整函数1.7.3MATLAB软件函数运算基本函数运算命令有:plot(x,y)绘制x-y二维曲线，可以加线型和颜色参数fplot('f',[a,b])在区间[a,b]描绘f的图形，可以加线型和颜色参数ezplot(f)在默认区间()描绘f的图形ezplot(f,[a,b])在区间(a,b)描绘f的图形finverse(f)求f的反函数finverse(f,v)求f对指定自变量v的反函数compose(f,g)求f=f(x)，g=g(y)的复合函数f[g(y)]compose(f,g,z)求f=f(x)，g=g(y)，y=z的复合函数f[g(z)]compose(f,g,x,z)求f=f(x)，g=g(z)的复合函数f[g(z)]limit(f)，求x趋近于0时f(x)的极限limit(f,x,a)，求x趋近于a时f(x)的极限limit(f,x,a,'left')，求x从a的左侧趋近于a时f(x)的极限limit(f,x,a,'right')，求x从a的右侧趋近于a时f(x)的极限例1绘制的图形.解输入命令如下图，运行得到下面的图形:例2描绘函数的图像，并根据图像判断奇偶性.解输入下列命令运行得到下面的图像，由图像可以判断是偶函数.例3求下列函数的极限:(1);(2);(3);(4)设求极限，，极限是否存在?解由上述运行结果知，(1)时，是负无穷大量;(2);(3);(4)，，所以极限不存在.微分运算中常用命令有:diff(f)函数f对默认变量x求一阶导数diff(f,t)函数f对符号变量t求一阶导数diff(f,n)函数f对默认变量x求n阶导数diff(f,t,n)函数f对符号变量t求n阶导数subs(f,x,a)a取代表达式f中的xsolve('eq')求方程eq关于默认变量的解solve('eq','t')求方程eq关于指定变量t的解fminbnd('f',x1,x2)求一元函数在区间[x1,x2]上的最小值点例1求函数的导数.解即.例2，求.解例3求由方程确定的隐函数对的导数.解例4求函数在区间上的最大值和最小值.解积分有定积分和不定积分，运用函数int可以求得符号表达式的积分. int(f)求函数f对默认自由变量x的不定积分int(f,t)求函数f对符号变量t的不定积分int(f,a,b)求函数f对默认自由变量x从a到b的定积分int(f,t,a,b)求函数f对符号变量t从a到b的定积分例1求.解即.例2求.解即.例3求.解即.例4求由抛物线及直线所围成平面图形的面积.解作出抛物线及直线的平面图形，求两条曲线的交点，为(1,1)，(4，-2)通过积分计算面积1.三维曲面图MATLAB提供的较常用三维绘图命令有:mesh(x,y,z)绘制由矩阵x,y,z所确定的三维网格图surf(x,y,z)绘制由矩阵x,y,z所确定的三维曲面图ezmesh(z(x,y),[a,b,c,d])绘制函数z=z(x,y)在aezmesh(z(x,y),[a,b])绘制函数z=z(x,y)在aezmesh(x,y,z,[smin,smax,tmin,tmax])绘制参数方程的三维网格图ezmeshc绘制带等高线的三维网格图ezsurf(z(x,y),[a,b,c,d])绘制函数z=z(x,y)在aezsurf(z(x,y),[a,b])绘制函数z=z(x,y)在aezsurfc绘制带等高线的三维曲面图例1描绘双曲抛物面的图形.解取，2.多元函数微分diff(f,t)函数f对变量t求一阶偏导数diff(f,t,n)函数f对变量t求n阶偏导数subs(f,x,a)a取代表达式f中的xsolve('eq')求方程eq关于默认变量的解solve('eq','t')求方程eq关于指定变量t的解例2设，求偏导数.解即，.例3求的二阶偏导数.解因为，，所以;;;.例4求函数的极值.解由上述运行结果知，函数在点取得极大值;点不是极值点.例54.4节例5求目标函数在约束条件限制下的最大值.解构造拉格朗日函数，解方程组得3.二重积分二重积分可以化成二次积分来进行计算，因此只要确定出积分区域，就可以反复使用int命令来计算二重积分.int(f,t,a,b)求函数f对变量t从a到b的积分例6计算二次积分.解例7计算二重积分.解说明:手工计算时，对的积分原函数不是初等函数，必须交换积分次序才能求解.而MATLAB不用交换积分次序就可以计算出结果.1.常微分方程MATLAB提供了dsolve命令可以用于对符号常微分方程进行求解.dsolve('eq','con','v')求微分方程eq满足初始条件con的特解dsolve('eq1,eq2…','con1,con2…','v1,v2…')求微分方程组eq1,eq2,…在初始条件con1,con2,…下的特解说明:(1)'con'省略时则求通解，'v'为指定自由变量，省略时则默认t为自由变量.(2)当y是因变量时，微分方程'eq'的表述规定为:y的一阶导数或表示为Dy，y的n阶导数或表示为Dny.(3)初始条件'con'应写成'y(a)=b，Dy(c)=d'的格式.例1求方程满足初始条件的特解.解即满足初始条件的特解.例2求微分方程的通解.解即原方程的通解为.place变换与Laplace逆变换F=laplace(f,v,p)求函数f(v)的Laplace变换F(p)，若v,p省略，默认为t,sf=ilaplace(F,s,t)求F(s)的Laplace逆变换f(t)例3求和单位阶跃函数的拉氏变换.解即，.例4求的拉氏逆变换.解由于双曲正弦，双曲余弦，可推导出MATLAB提供了求级数和将函数泰勒展开的命令:symsum(s,v,a,b)计算表达式s的级数和说明:s为级数的通项，是一个符号表达式，v是求和变量，v省略时使用系统的默认变量，a和b是求和的起始项和终止项.taylor(f,n,v,a)将函数f在自变量v=a处展开为泰勒级数，取前n项说明:n的默认值为6，参数a的默认值是0.例1判断级数的敛散性.解例2判断级数绝对收敛还是条件收敛?由上述运行结果知，级数收敛，而级数发散，所以级数条件收敛. 例3在区间内，求幂级数的和函数.解例4将函数展开成的幂级数.解。

isce2 使用手册

isce2 使用手册摘要：1.isce2 简介2.isce2 的功能与特点3.安装与配置isce24.使用isce2 进行科学计算5.isce2 的应用案例6.isce2 的发展前景与展望正文：【1.isce2 简介】isce2，全称“科学计算引擎”，是一款我国自主研发的高性能科学计算软件。

它旨在为科研工作者和工程师提供高效的数值计算、数据处理和可视化工具，以满足其在工程仿真、科学研究、数据分析等领域的需求。

isce2 具有易用、高效、跨平台等优点，适用于各种规模的计算任务。

【2.isce2 的功能与特点】isce2 具备丰富的功能，包括数值计算、线性代数、非线性方程求解、优化方法、数据处理等。

其特点如下：1) 高性能：isce2 基于我国自主研发的高性能计算技术，能够充分利用多核处理器的计算能力，实现高效的科学计算。

2) 易用性：isce2 提供了简洁直观的接口，用户无需深入了解底层算法，即可轻松进行科学计算。

3) 跨平台：isce2 支持多种操作系统，如Windows、Linux 和macOS等，可适应不同用户的需求。

4) 可扩展性：isce2 具有良好的模块化设计，用户可以根据需求进行自由定制和扩展。

【3.安装与配置isce2】安装isce2 的步骤如下：1) 访问isce2 官网，下载适合您操作系统的安装包。

2) 双击安装包，按照提示进行安装。

3) 安装完成后，配置环境变量，使isce2 能够在命令行中使用。

4) 打开isce2 命令行界面，通过help 命令查看可用功能和参数。

【4.使用isce2 进行科学计算】以下以一个简单的例子说明如何使用isce2 进行科学计算：假设需要计算一个一元二次方程的根，可以使用isce2 的如下命令：```isce2 solve -l -a 1 -b 2 -c 3 -x 0```其中，-l 表示线性方程求解，-a、-b 和-c 分别表示方程的系数，-x 表示未知数的初始值。

高性能计算平台(HPC)简介 - 通用

高性能计算平台（HPC）简介SHPC概念简介HPC技术架构HPC应用分析123HPC案例实践4HPC面临挑战5普通计算—传统列车高性能计算—高铁列车高性能计算好比“高铁列车”，除了车头，每节车厢都有动力，所以算得快。

普通计算好比“传统列车”，只有车头有动力，所以算得慢。

高性能计算(High Performance Computing)，通过软件和网络将多台独立的计算机组建成为一个统一系统，通过将一个大规模计算任务进行分割并分发至内部各个计算节点上来实现对中大规模计算任务的支持。

目标：提高大规模应用问题的求解速度，包括但不限于工程仿真、材料科学、生命医药等领域。

l 计算性能强大l 具有海量级存储空间l 高速数据通讯l 完整的软件基础平台软件部分：集群管理软件、作业调度软件、并行存储软件，并行环境，操作系统，行业应用软件硬件部分：服务器、网络、存储数据中心服务部分：专业售后服务，专业应用调优、开发服务，专业设计咨询服务生命科学气象预报数值计算石油勘探生物物理汽车设计药物设计航空航天国防军事云计算中心/省市计算中心异构集群芯片设计基因信息影视渲染船舶制造高性能计算机是一个国家综合实力的体现HPC行业应用HPC超级计算快速发展我国超级计算系统研制过去十年，我国在顶尖超算系统研制处于国际领先行列我国超级计算系统部署情况2023.062022.11过去十年，我国超算系统部署数量处于国际领先行列我国应用情况（以入围ACM Gordon Bell Prize为例）2014地震模拟2016大气动力框架相场模拟海浪模拟地震模拟气候模拟20172018图计算框架量子模拟人造太阳第一性原理过去十年，依托我国顶尖超算系统，大规模并行应用设计和研制方面取得显著进步2021获得国际超算最高奖ACM Gordon Bell奖CPU计算节点硬件平台软件平台应用场景GPU计算节点整机柜产品并行文件存储高性能计算管理平台基础设施管理平台高性能计算行业应用大内存服务器通用服务器气象海洋生命科学物理化学材料科学工业仿真高能物理石油勘探动漫渲染天文遥感基础设施数据中心高密服务器HGX机型PCIe机型整机柜服务器高速网络InfiniBand网络RoCE网络全闪存储混闪存储集群管理集群调度作业提交精细计费应用特征分析平台系统环境微模块数据中心（MDC）液冷MDC 风液式解决方案操作系统编译器并行环境数学库HPC全栈方案架构HPC集群软硬件层次架构SAAS 并行环境PAAS 节点X86机架异构节点X86刀片Gauss Fluent Vasp Wien2k 基础设施供电系统(UPS&PDU)机房机柜系统(水冷/风冷)空调系统(精密空调)……Material studio Matlab 异构开发并行开发集群管理平台网络IB/OPA 千/万兆以太网络KVM IPMIIAAS 存储存储服务器IB/FC 存储阵列集群软件操作系统Linux（RedHat，CentOS…）Windows Server 编译环境环境工具并行文件系统调试工具应用软件应用开发……并行化应用模式应用结点间通讯系统与控制内部互连计算单元处理器，物理层设计，硬件管理Linux, Windows 操作系统与配置管理操作系统中间件通讯函数库 (MPI, DVSM, PVM, etc) 集群控制与管理编译器，函数库，性能分析与调试工具开发工具作业管理批作业序列与调度，集群监控，系统扩展工具用户, ISV’s 软件工具 HPC 增值供应商平台与网络供应商供电系统，制冷系统，机房环境基础架构机房方HPC集群硬件拓扑图通用计算——双路计算机架（高密度）、刀片通用计算——胖节点异构节点虚拟工作站区满足所有应用的可视化需求管理登陆机架高速计算网络并行存储区：满足所有应用的共享存储需求KVM、机柜、供电等附属设施CPU Memory I/O Channel ...CPU Memory I/O Channel CPU Memory I/O Channel CPUMemoryI/O Channel CPU Memory I/O Channel 网络集群（Cluster）：将多台计算机组织起来，通过网络连接在一起，进行协同工作，来模拟一台功能更强大的计算机，叫做集群。

HPC高性能计算常用软件(高校版)

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MXNet
MXNet是一个深度学习库, 支持C++, Python, R, Scala, Julia, Matlab以及JavaScript等语言
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5
darknet
对于图片分类训练、验证
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6
opencv2/3
OpenCV是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上
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TensorFlow是谷歌基于DistBelief进行研发的第二代人工智能学习系统，其命名来源于本身的运行原理。Tensor（张量）意味着N维数组，Flow（流）意味着基于数据流图的计算，TensorFlow为张量从流图的一端流动到另一端计算过程。
计算机科学技术等
力学、物理学等
15
IDL
IDL使用者可以迅速且方便地运用此软件将数据转换为图以是全色三维图像和模型。
数学、物理学等
化学、化学工程等
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GROMACS
GROMACS是一个功能强大的分子动力学的模拟软件，其在模拟大量分子系统的牛顿运动方面具有极大的优势。GROMACS是用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。
生物学等
10
NAMD
NAMD（NAnoscale Molecular Dynamics）是用于在大规模并行计算机上快速模拟大分子体系的并行分子动力学代码。
计算机科学技术等
7
OpenFOAM
一个完全由C++编写，在linux下运行，面向对象的计算流体力学（CFD）类库
力学、物理学等