超级计算中心的建设和运营模式

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
• 高性能的超级计算中心建设,可以吸引聚集需要高性能计算平台的高端 应用,提升区域科研水平,增强企业的核心竞争力,进而推动城市地方 经济建设。
• 超算中心所完成的关键性高端科研项目提升城市显示度和美誉度。
• 具有高性能的超级计算平台,可以作为吸引、引进高端人才的硬件条 件,提升城市的教育、科研水平和质量。
安全性、可靠性而实施的“加速战略计算创新(ASCI)计划”。
• ASCI共投资10亿美元,主要参与者有Sandia、Los Alamos、 Lawrence三个国家实验室和Stanford、Chicago等五所大学,在工业 界选择了IBM、Intel、SGI和Cray四个合作伙伴。
• ASCI计划为DOE提供了5台10-100TFlops的超级计算机,其中包括 我们熟悉的Intel ASCI Red、IBM ASC Purple等。
7 ABINIT 电子结构计算程序
20
FDS
火灾模拟程序
8 VASP
分子动力学模拟
21
COSMOMC
天体物理计算
9
SIESTA
分子和固体的电子结构计算
10 WIEN2K 固体电子结构计算
51/127/2020
分子动力学模拟
21
人员队伍建设举例
• 建设保障超算中心业务正常运行的服务和运营团队
– 外派技术和管理人员培训学习,掌握管理与应用的相 关技术。
– 在气象预报、药物设计、生命科学、汽车、新材料、 土木工程、物理、化学、航空、航天、船舶等十个应 用领域取得了一批重大成果
• 全程保障ARJ支线飞机全机外形、气动阻力、气动升力的设计 • 支持大飞机公司完成翼型、机翼、翼身组合体、发动机吊挂等设计任务 • 支持荣威750、550、奇瑞A3、A01D虚拟设计,A3获CNCAP五星安全大奖 • 上海外环隧道、崇明过江隧道、过江大桥的安全评估和设计仿真 • 对蛋白质-蛋白质相互作用准确预测,完成世界影响力的新药设计和研究
• 降低人工成本 5%~20%
• 增加设备利用率 30%~60%
• 缩短产品研发周期 30%~60%
5/27/2020
——美国国家科学院工程技术委员会报告 8
超级计算日益成为现代社会运行 的基柱
物理,化学,天文,新材料,生物医 药等众多领域的主要研究途径之一;
宇宙行星、微观粒子、高温高压等难 以实验领域进行创新研究的唯一途径。
当前 III期建设
• 上海市政府投资2亿元,国家投资1亿元 • 引进亚洲第一超级计算机,升级应用软件,资源优势明显 • 探索可持续发展道路,为上海及全国的科研和经济发展发挥更大作用 • 市财政资助60%运营经费:9000万元
5/27/2020
25
超算中心的运营成本
• 传统的超算中心主要作为公共计算平台,旨在提升区域科研能力和企 业核心竞争力,通常需要财政补贴以维持正常运营。
2000年 I期建设
• 上海市政府投资1亿元 • 引进神威-I超级计算机 • 主要服务少量高端科研用户 • 市财政全额资助3000万运营经费
2004年 II期建设
• 上海市政府投资9000万元,国家投资3000万元 • 部署国内最大的超级计算机,并配备大量工业和商业计算软件 • 大量科研和工业创新成果,国内最有影响的计算中心和创新服务中心 • 市财政资助70%运营经费:4500万元
船舶水动力特性的数值模拟
船尾组合浆区域压力发布
支线飞机空气动力学 设计分析
飞行器优化设计
5/27/2020汽车碰撞与安全性评估
金属催化过程
药分子设计
地质构造与抗震性能评估
23
上海超算中心对区域科技创新 的巨大作用
5/27/2020
24
超算中心的分期建设原则
• 超算中心需要成功地运营,创造出效益,得到投资者认可,才能获得 进一步发展的机会,以上海超算中心为例:
境)
• 高级技术咨询服务和共性技术开发
– 并行软件、专用软件、共享或商业软件的用户定制开 发
– 提供高级数学建模、算法设计服务 – 提供虚拟产品设计中以CAE应用(结构分析,流体分
析,热分析,电磁场分析,或多场耦合分析)为核心 的工程咨询服务
5/27/2–020培训服务:系统技术,并行编程,计算方法,软件使 18
– 成立筹备组
– 设备选型及签订合同
– 本地高性能计算需求分析
– 土建招投标及施工(若有)
– 厂商技术方案及案例调研
• 第二阶段:可行性研究
• 第五阶段:安装调试
– 机房基础设施准备
– 编写项目建议书,组织评审
– 超级计算机软硬件系统集成
– 编写可行性研究报告及评审
– 技术培训
• 第三阶段:立项
• 第六阶段:交付运行
5/27/2020
9
超级计算日益成为现代社会运行 的基柱
交易实时处理,金融模拟分析,商业 数据挖掘,物流与生产排程规划等。
在发达国家,金融是超级计算最重要 的应用领域之一;美国有超过10%的 超级计算机部署在各大金融机构。
5/27/2020
10
超级计算日益成为现代社会运行 的基柱
天气预报、传染病扩散、大型集会安 全分析、社会动力学、宏观经济学等。
19
Oracle
数据库软件
20
GEFEP-P
汽车碰撞并行仿真软件
21
CADEM-P
汽车覆盖件冲压并行仿真
软件
20
科学软件资源需求举例
序 软件名 描述 号称
1 QCHEM 量子化学计算软件
2
量子化学计算软件
NWCHEM
序号 12 13 14
软件名称 SMEAGOL NAMD EGO
描述 分子动力学模拟 分子动力学计算程序 分子动力学程序
软件
序号
软件名称
描述
12
ABAQUS
非线性有限元分析软件
13
IDEAS
有限元分析及前后处理软

14
ICEM-CFD
CFD前后处理软件
15 AI*ENVIRONMENT
CAE前后处理软件
16
GAMBIT
FLUENT配套前处理软件
17
MasterFEM
有限元前后处理软件
18
Medina
有限元前后处理软件
• 高性能的超级计算机作为IT基础设施,可以改善区域投资环境,促进城 市招商引资。
5/27/2020
14
曙光机在国内超算中心中全面 部署
曙光4000A
甘肃超算中心 已完成1期、2期
曙光5000
北京市计算中心
互联网
曙光5000
5个中科院超算分中心
曙光5000A
成都超算中心
曙光5000A
曙光6000
华南(深圳)超算中心
上海超算中心 已完成2期、3期
其他:广州超算中心、沈阳超算中心等建设规划已进行立项论证
5/27/2020
Baidu Nhomakorabea15
主题
• 建设超算中心成为国家/地区战略任务 • 超算中心规划和建设方式 • 云计算中心的运营服务模式探讨 • 机遇与挑战
5/27/2020
16
超算中心的建设流程
• 第一阶段:前期调研
• 第四阶段:土建及选型
海洋 工程
计算
模拟
化学
5/27/2020
金融
理论 分析
新型 能源
科研 创新
生物 医药
观察 实验
汽车
飞机
船舶
13
超算中心建设因何成为城市争 夺的热点 • 超算中心的建设,因为技术含量高、功能强,能够承载高端的科技应
用,聚集高水平的人才,必将提升超算中心所在城市地方科技实力。
• 超级计算中心建设一般规模较大,应用可以辐射周边区域,相邻区域重 复建设难度大,所以抢占超算中心建设先机,争夺区域科技发展的引领 地位、争取高端产业聚集对建设中心城市至关重要。
– 编写项目建设方案及评审
– 试运行
– 政府批准立项
– 正式交付
5/27/2020
17
超算中心的核心业务规划
• 面向教育、科研、企业以及政府等单位提供随需应变的计算资源、存 储资源和软件资源
• 技术支持服务
– 并行编程,程序移植 – 高性能计算相关软件的应用 – 高性能计算系统环境的使用(作业管理系统、开发环
– 招聘高性能计算领域博、硕士研究生到中心工作,以 保证超级计算中心拥有较强的技术实力,可以进行多 种业务的开展。 超级计算中心

人技研 科 工
财共办力术究 学 程
务关公资支开 计 计
部系室源持发 算 算

部部部 部 部
5/27/2020
22
以上海超算为例分析典型超算
中心运营模式 • 政府投资建设和运营 – 服务于”长三角“地区制造业、高新技术企业以及教 育科研等用户
——《美国总统信息咨询委员会》报告
国内外超算中心的建设和发展
5/27/2020
美国德州超算中心 580万亿次 美国国家超算应用中心 164万亿次
美国新墨西哥超算中心 170万亿次 美国圣地亚哥超算中心 42万亿次
德国尤利希研究中心 1000万亿次 日本东京工业大学GSIC 170万亿次 西班牙巴塞罗那超算中心 94万亿次 韩国超算中心 30万亿次 芬兰超算中心 86万亿次
• 超算中心的收入来源
– 计算资源按需服务 – 高级技术咨询服务 – 企业赞助
• 超算中心的主要支出
– IT设施电力消耗 – 人员工资等成本 – 物业管理及其他费用
– 1997年,国防科大研制成功“银河III”百亿次巨型机。
– 1999年,国家并行机工程中心研制成功每秒3840亿次的“神威I”。
– 2004年,每秒10万亿次“曙光4000A”超级计算机研制成功,列 Top500第10位,标志中国继美、日后,进入世界超算领域前列。
– 2008年,每秒230万亿次“曙光5000A”超级计算机研制成功,再次入 围全球TOP500前10名。
超级计算中心的建设和运营模式
曙光信息产业(北京)有限公司 2009年10月
报告人:聂华
主题
• 建设超算中心成为国家/地区战略任务 • 超算中心规划和建设方式 • 云计算中心的运营服务模式探讨 • 机遇与挑战
5/27/2020
2
“超级计算”是美国的“国家 战略” • “战略计算”一词首次出现在1995年美国为了确保核库存的性能、
3 GAUSSIA 量子化学计算软件 N
4
量子化学计算软件
MOLPRO
15
GROMACS
分子动力学通用软件包
16
DOCK
分子对接程序
17
BLAST
序列相似性检索程序
5 GAMESS 量子化学计算软件
18
MM5
中尺度数值模式的计算程序
6
CPMD
分子动力学从头计算程序
19
GRAPES
全球和区域气象分析预报系统
超算中心建设的“复杂性”
• 建设超级计算中心绝不等同于购置一台高性能计算机,还需要做多方面 的系统、业务建设以确保服务质量和使用效率
– 土建、基础设施建设、改造
– 超级计算机系统
– 软件、应用支持
– 人员队伍建设
– 服务运营机制
5/27/2020
19
商业软件资源需求举例
序号
软件名称
1
FLUENT
基于数学模型使用超级计算机进行数 值模拟是上述领域从定性到定量,获 得更可信结果的唯一手段。
5/27/2020
11
超级计算日益成为现代社会运行 的基柱
先进武器设计与测试,核物理模拟, 密码情报分析,信号与图像处理等。 国家安全和社会稳定的重要保障。
5/27/2020
12
计算,新材型料创造未物理来
上海超级计算中心 200万亿次 中科院超级计算中
140万亿次
5
“超级计算机”在中国的发展
• “超级计算机”的“中国力量”:曙光、银河、神威
– 1983年,国防科大研制成功每秒1亿次“银河”巨型机 。
– 1992年,国防科大研制成功每秒10亿次“银河II”巨型机。
– 1995年,中科院计算所研制成功每秒25亿次MPP计算机-曙光1000。
– 2009年,国防科大研制成功每秒1.2千万亿次的“天河一号”,受到国 人瞩目。
5/27/2020
6
超级计算日益成为现代社会运行 的基柱
5/27/2020
7
超级计算日益成为现代社会运行 的基柱
广泛应用于汽车、飞机、船舶、钢铁、 石油、新能源、集成电路等众多领域。
• 增加材料产品率 25%
• 降低工程技术成本 13%~30%
• 20年来,美国最大的超级计算机全部部署于DOE的国家实验室。
5/27/2020
3
超级计算是国家/地区核心竞争力 的重要标志
发达国家垄断超级计算机资源
超级计算保障科技和技术领先
活跃的经济创造超级计算需求
超算中心是计算能力主要载体
“计算科学利用先进计算能力去理 解和解决复杂问题,是确保科学领 导地位、经济竞争力和国家安全的 关键。”
2
LS-DYNA
3
PAM-CRASH
4 ANSYS.Multiphysics
5
NASTRAN
6
MARC
7
FEKO
8
STAR-CD
9
CFX
10
OPTIMUS
11
HyperWorks
5/27/2020
描述 通用计算流体力学分析软件 瞬态响应动力学分析软件 瞬态响应动力学分析软件
多物理场耦合分析软件 通用有限元分析软件 非线性有限元分析软件 高频电磁场分析软件 通用计算流体力学分析软件 通用计算流体力学分析软件 过程集成与优化设计软件 有限元前后处理和优化设计
相关文档
最新文档