中国高性能计算十三五发展规划与进展-Nvidia
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
– 方向三：高性能计算环境研发
• 国家高性能计算环境服务化机制与支撑体系 • 基于国家高性能计算环境的服务系统
前沿基础研究项目
• “面向E级高性能计算机的新型高性能互连网络技术研究”
– 探索适应E级计算机要求的高性能互连技术 – 在速度、功耗、可扩展性等方面满足E级系统互连的要求
• “适应于E级计算的可计算物理建模与新型计算方法”
• “地球系统模式的改进、应用开发和高性能计算”
– 研发地球系统数值模拟系统，支持地球系统模式的研究和 应用。
并行应用软件
• 行业高性能应用软件
– “复杂工程力学高性能应用软件系统研制” – “面向E级计算机的大型流体机械并行计算软件系统及示范” – “海洋环境高性能数值模拟应用软件研制”
• 面向科学研究高性能应用软件
2016年项目启动情况
2016年项目启动情况
• 2016年启动了三个技术方向10个任务的研究工作
– 方向一：E级高性能计算机系统研制
• 总体技术及评测技术与系统， • E级计算机关键技术验证系统， • 新型高性能互连网络
– 方向二：高性能计算应用软件研发
• 适应于百亿亿次级计算的可计算物理建模与新型计算方法 • 重大行业高性能数值装置 • 行业高性能应用软件 • 科研高性能应用软件 • E级高性能应用软件编程框架及应用示范
– 建立具有世界一流资源能力和服务水平的国家高性能计算环 境，促进我国计算服务业发展。
专项主要研究任务
• 任务1：E级高性能计算机系统研制
– 突破E级计算机核心关键技术，采用自主众核处理器，研制E级高性能计算 机系统，使我国高性能计算机性能在“十三五”末期保持世界领先水平。
• 任务2：高性能计算应用软件研发
• 2002-2005年：高性能计算机及核心软件（863重大专项）
– 强调资源共享与协同工作 – 以网格支持多领域应用 – 成功研发10万亿次量级计算机和中国国家网格实验床
• 2006-2010年：高效能计算机与服务环境（863重大项目）
– 强调除了性能之外计算机的其它指标：开发的效率、程序可移植性、系统的鲁棒性等 – 强调机器、环境、应用三位一体的发展 – 强调环境的服务特征 – 成功研发千万亿次量级计算机，建立了国家高性能计算服务环境
• 2010-2016年：高效能计算机及应用服务环境（863重大项目）
– 强调环境新的运行模式和机制，探索建立计算服务业的途径 – 发展应用社区，更好地支持应用 – 研制世界领先的计算系统：天河二号、神威•太湖之光
面临的挑战
– 能否持续过去20年的发展速度？
• TOP500显示，近年来发展速度在下降，如何从我国应用需求出发，制定 合理的发展目标？
• 国家重点研发计划“高性能计算”重点研发专项经过两年的战略 研究及论证，于2016年正式启动
• 专项总体目标
– 突破E级计算机核心技术，依托自主可控技术，研制适应应用 需求的E级（百亿亿次级）高性能计算机系统，使我国高性能 计算机的性能在“十三五”末保持世界领先水平。
– 研发一批关键领域/行业的高性能计算应用软件，建立国家级 高性能计算应用软件中心，构建高性能计算应用生态环境。
– 适应E级计算的可计算建模方法和计算方法 – 结合超高精度医学影像重建、核聚变中的磁流体稳定性、血栓形成机
理和超高建筑抗震分析等四个应用问题开展建模和共性算法的研究 – 对共性算法进行优化
E级计算机关键技术验证Hale Waihona Puke Baidu统
• 由曙光公司、国防科学技术大学、无锡江南计算技术研究所 分别承担
• 是E级系统全面研发开始之前的预研项目 • 在E级机体系结构、关键技术、系统软件和典型应用验证等方
面开展探索性的研究，探索实现E级系统的可能的技术路线和 手段 • 要求三个项目采用不同的技术方案，为下一步E级系统的研发 摸索经验 • 项目的成果将成为遴选E级机研发团队的依据
重大行业应用：数值装置
• “数值飞行器原型系统研发”
– 研发面向飞机优化设计的气动力、结构强度以及流固耦合 优化等软件
– 形成面向飞机设计优化的数值模拟系统 – 在真实飞机设计的应用中得到验证
– “面向E级计算的材料科学计算软件系统与应用”
• 针对领域问题研发并行应用软件，解决应用问题 • 在数十万核的并行计算规模达到良好的并行效率
并行软件编程框架
• “E级高性能应用软件编程框架研制及应用 示范”
– 研发结构网格、非结构网格、无结构组合几何 计算、有限元计算和非数值图计算等5个编程 框架
– 开展E级建模、并行算法和并行性能优化等前沿基础研究，研发若干重大 行业数值模拟装置和一批大型并行应用软件，研发并行编程框架，研究高 性能计算应用软件协同开发优化平台与工具，组建应用软件研发中心，构 建高性能计算应用生态环境。
• 任务3：高性能计算环境研发
– 研发高性能计算环境的核心软件及支撑平台，构建具有世界一流资源能力 和服务水平的、支撑国家创新发展的高性能计算服务环境，基于环境建立 行业业务平台与领域应用社区等服务系统，为计算服务业奠定基础。
– 在E级机和两台100PF高性能计算机上进行部署 – 支持40个并行应用软件的研发
国家高性能环境研发
• “国家高性能计算环境服务化机制与支撑 体系研究”
– 研究国家高性能环境新的服务与运行机制及技 术支撑手段
– 开发支持环境服务化运行的软件平台 – 提升和优化环境的资源 – 优化环境管理
基于国家高性能计算环境的服务系统
– 如何解决E级计算机所面临的重大技术挑战问题？
• 功耗 • 应用性能 • 可编程性 • 可靠性
– 如何驾驭大规模并行性，开发数百万乃至数千万核水平的大规模并行 应用？
– 国家高性能计算环境如何与时俱进，在新的技术条件下提供更高质 量、更好体验的服务？
十三五“高性能计算”重点研发专项
十三五高性能计算重点研发专项
中国高性能计算 十三五发展规划与进展
钱德沛 北京航空航天大学/中山大学
GTC China 2016 2016年9月13日
汇报提纲
• 我国高性能计算发展现状 • 十三五“高性能计算”重点研发专项 • 2016年项目启动情况 • 专项2017年指南
• 我国高性能计算发展现状
国家863计划的持续努力
• 国家高性能计算环境服务化机制与支撑体系 • 基于国家高性能计算环境的服务系统
前沿基础研究项目
• “面向E级高性能计算机的新型高性能互连网络技术研究”
– 探索适应E级计算机要求的高性能互连技术 – 在速度、功耗、可扩展性等方面满足E级系统互连的要求
• “适应于E级计算的可计算物理建模与新型计算方法”
• “地球系统模式的改进、应用开发和高性能计算”
– 研发地球系统数值模拟系统，支持地球系统模式的研究和 应用。
并行应用软件
• 行业高性能应用软件
– “复杂工程力学高性能应用软件系统研制” – “面向E级计算机的大型流体机械并行计算软件系统及示范” – “海洋环境高性能数值模拟应用软件研制”
• 面向科学研究高性能应用软件
2016年项目启动情况
2016年项目启动情况
• 2016年启动了三个技术方向10个任务的研究工作
– 方向一：E级高性能计算机系统研制
• 总体技术及评测技术与系统， • E级计算机关键技术验证系统， • 新型高性能互连网络
– 方向二：高性能计算应用软件研发
• 适应于百亿亿次级计算的可计算物理建模与新型计算方法 • 重大行业高性能数值装置 • 行业高性能应用软件 • 科研高性能应用软件 • E级高性能应用软件编程框架及应用示范
– 建立具有世界一流资源能力和服务水平的国家高性能计算环 境，促进我国计算服务业发展。
专项主要研究任务
• 任务1：E级高性能计算机系统研制
– 突破E级计算机核心关键技术，采用自主众核处理器，研制E级高性能计算 机系统，使我国高性能计算机性能在“十三五”末期保持世界领先水平。
• 任务2：高性能计算应用软件研发
• 2002-2005年：高性能计算机及核心软件（863重大专项）
– 强调资源共享与协同工作 – 以网格支持多领域应用 – 成功研发10万亿次量级计算机和中国国家网格实验床
• 2006-2010年：高效能计算机与服务环境（863重大项目）
– 强调除了性能之外计算机的其它指标：开发的效率、程序可移植性、系统的鲁棒性等 – 强调机器、环境、应用三位一体的发展 – 强调环境的服务特征 – 成功研发千万亿次量级计算机，建立了国家高性能计算服务环境
• 2010-2016年：高效能计算机及应用服务环境（863重大项目）
– 强调环境新的运行模式和机制，探索建立计算服务业的途径 – 发展应用社区，更好地支持应用 – 研制世界领先的计算系统：天河二号、神威•太湖之光
面临的挑战
– 能否持续过去20年的发展速度？
• TOP500显示，近年来发展速度在下降，如何从我国应用需求出发，制定 合理的发展目标？
• 国家重点研发计划“高性能计算”重点研发专项经过两年的战略 研究及论证，于2016年正式启动
• 专项总体目标
– 突破E级计算机核心技术，依托自主可控技术，研制适应应用 需求的E级（百亿亿次级）高性能计算机系统，使我国高性能 计算机的性能在“十三五”末保持世界领先水平。
– 研发一批关键领域/行业的高性能计算应用软件，建立国家级 高性能计算应用软件中心，构建高性能计算应用生态环境。
– 适应E级计算的可计算建模方法和计算方法 – 结合超高精度医学影像重建、核聚变中的磁流体稳定性、血栓形成机
理和超高建筑抗震分析等四个应用问题开展建模和共性算法的研究 – 对共性算法进行优化
E级计算机关键技术验证Hale Waihona Puke Baidu统
• 由曙光公司、国防科学技术大学、无锡江南计算技术研究所 分别承担
• 是E级系统全面研发开始之前的预研项目 • 在E级机体系结构、关键技术、系统软件和典型应用验证等方
面开展探索性的研究，探索实现E级系统的可能的技术路线和 手段 • 要求三个项目采用不同的技术方案，为下一步E级系统的研发 摸索经验 • 项目的成果将成为遴选E级机研发团队的依据
重大行业应用：数值装置
• “数值飞行器原型系统研发”
– 研发面向飞机优化设计的气动力、结构强度以及流固耦合 优化等软件
– 形成面向飞机设计优化的数值模拟系统 – 在真实飞机设计的应用中得到验证
– “面向E级计算的材料科学计算软件系统与应用”
• 针对领域问题研发并行应用软件，解决应用问题 • 在数十万核的并行计算规模达到良好的并行效率
并行软件编程框架
• “E级高性能应用软件编程框架研制及应用 示范”
– 研发结构网格、非结构网格、无结构组合几何 计算、有限元计算和非数值图计算等5个编程 框架
– 开展E级建模、并行算法和并行性能优化等前沿基础研究，研发若干重大 行业数值模拟装置和一批大型并行应用软件，研发并行编程框架，研究高 性能计算应用软件协同开发优化平台与工具，组建应用软件研发中心，构 建高性能计算应用生态环境。
• 任务3：高性能计算环境研发
– 研发高性能计算环境的核心软件及支撑平台，构建具有世界一流资源能力 和服务水平的、支撑国家创新发展的高性能计算服务环境，基于环境建立 行业业务平台与领域应用社区等服务系统，为计算服务业奠定基础。
– 在E级机和两台100PF高性能计算机上进行部署 – 支持40个并行应用软件的研发
国家高性能环境研发
• “国家高性能计算环境服务化机制与支撑 体系研究”
– 研究国家高性能环境新的服务与运行机制及技 术支撑手段
– 开发支持环境服务化运行的软件平台 – 提升和优化环境的资源 – 优化环境管理
基于国家高性能计算环境的服务系统
– 如何解决E级计算机所面临的重大技术挑战问题？
• 功耗 • 应用性能 • 可编程性 • 可靠性
– 如何驾驭大规模并行性，开发数百万乃至数千万核水平的大规模并行 应用？
– 国家高性能计算环境如何与时俱进，在新的技术条件下提供更高质 量、更好体验的服务？
十三五“高性能计算”重点研发专项
十三五高性能计算重点研发专项
中国高性能计算 十三五发展规划与进展
钱德沛 北京航空航天大学/中山大学
GTC China 2016 2016年9月13日
汇报提纲
• 我国高性能计算发展现状 • 十三五“高性能计算”重点研发专项 • 2016年项目启动情况 • 专项2017年指南
• 我国高性能计算发展现状
国家863计划的持续努力