高密度科学计算系统与服务器区别

高密度计算系统与服务器的区别

1、应用场景--科学计算

科学计算周转时间长、计算量大的特点，科研现实模拟计算，周转时间经常超过1周，甚至几月，占用数十CPU核的计算任务。支撑科学计算的计算机系统需要具备以下的特性：硬件处理能力（有多少核可以并行）、并行效率（每个核持续CPU利用率）、持续稳定性。

2、Blackhole高密度计算系统与服务器硬件对比

a)架构设计：

●服务器就是为网络服务而设计的，任务必然是非连续的多任务密

集的运行特点，因此瓶颈是I/O的吞吐能力，因此运行时CPU利用

率根本无法达到40%以上，OS设计也是基于多任务特点，满足良好

的用户感受，导致处理器的部分处于闲置等待。

●Blackhole高密度计算系统为满足高密度科学计算设计，解决了

其中单一任务运行的瓶颈，使得持续CPU利用率在90%以上。

b)持续稳定性：

●服务器设计是为多任务服务，功耗大部分在650W以上，服务器

的多功能造成了系统的高功耗，产生了大量的运行热量，由于发热

会出现不稳定现象，导致模型需要重新计算。

●Blackhole高密度计算机，32核系统功耗仅仅控制在260W，发

热大大减少，稳定性极高，专门为科学计算服务，满足持续满负荷

计算要求。

c)静音：

●服务器运行噪音在40分贝左右，主要的噪音来源在于散热系统。

●Blackhole高密度计算机，在发热和散热系统的控制，运行噪音

在20-30分贝，非常有利于桌面运行。

3、Blackhole高密度计算系统与服务器软件服务对比

a)系统优化

●服务器是通用产品，不针对特定软件进行优化，这样导致硬件设

计的性能无法有效地为专门科学计算软件服务。

●Blackhole高密度计算系统通过专用应用系统优化OS软件，确保

并行的所有CPU持续效率>90%。

b)系统安装

●服务器厂商一般负责硬件系统的安装，不负责科学计算软件的安

装和调试。

●Blackhole高密度计算系统提供专门科学计算软件的安装和调

试。

4、Blackhole高密度计算系统与服务器扩展性对比

a)服务器仅仅关注硬件本身，未考虑后续的扩展并行需求。未经过系统的设计与优化，核数越多，并行效率越低。因此物理上简单的增加计算机节点并不能直接提升系统的处理能力，甚至会导致更差的结果，即一个节点故障有可能全部无法使用，

b)我们研究中心提供的大型计算机（中心）的设计结构，未来贵单位需要不断扩大计算能力，就采用简单增加节点机器的方法，将新机器并入该系统控制机的控制域即可进行合并的并行计算，同样实现单一系统映像，解决大型计算机系统的建设难以多机联合并行的主要问题。

5、附录--其他单位品牌机器容易出现的问题

a)清华大学陶瓷国家重点实验室

2011年8月由冯博士建立的2个模型：60原子MScastep Geometry optimize模型和28原子模型在该实验室128核刀片计算机上计算测试结果分别为：约120小时和58小时；这两个模型提交CNROCK

BLACKHOLE2平台48核计算时间分别为：48分钟和11分钟，直接提高效率约200倍，现在该刀片计算机已经基本不用。

b)上海大学材料学院

国内知名厂家刀片服务器，有10个计算节点，共计120核CPU。

问题：系统不稳定导致模型只能在1-2个计算节点上进行计算，计算周期非常长，最长需要1个多月才能出计算结果。

c)中国科学院工程热物理研究所

国内知名厂家刀片服务器，有8个计算节点。

问题：只能在1个计算节点上进行计算，导致计算周期非常长，最长的需要1个月才能出计算结果。

d)盐城工学院

机器厂家：国内知名厂家刀片服务器，有24个计算节点，300多CPU 核。问题：系统不稳定，无法提交任务。