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英特尔至强处理器 助高校打破HPC的瓶颈

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正睿科技  发布时间:2010-12-08 08:49:48  浏览数:1133

  一直以来,高等院校都被看作是先进技术转化为生产力的最重要场所,所以,不断加强高校的科研能力的建设是一项必须长期坚持的重要工作。

  从地球内部的构造、地震产生的原因,到新型材料的微观结构、新型药物的研发,这些都是需要人类率先解决的重大问题,只有搞清楚了它们,才能进一步探索未知世界。

  而解决上述这些问题,往往需要依赖于理论和实验。先通过理论科学提出关于自然现象的假说,再归纳总结出物理模型和数学模型,而实验科学则用来验证现成的理论假说,提供新的实验事实,以修正理论,这是一个从理论上升到科研必然的流程。而高校实验,需要一个高性能的计算平台,这个平台哪里有呢?

  作为南京大学地球科学与工程学院教授的周会群博士表示:“以前,为了找到能用于科学研究的计算平台,科研人员甚至需要到跑到全国各地。缺少高效的计算平台,简直成为了高校科研的瓶颈。”周会群教授说:“如果有了自己的高性能计算平台,不仅仅是我们学院,其他如物理、化学、大气、天体、地球物理、电子、生命科学等顶尖学科的科研能力,都能够‘再上一层楼’。”

  可见,缺乏高性能计算平台将成为高校学科发展的制约因素。不过,随着计算机技术的不断进步,周会群教授感受到,高性能计算设备计算能力的不断提高,更是促进了科学研究的领域和手段不断向前发展。

  综合来看,目前我国的一些高校正在遇到哪些挑战呢?首先,高校多个学科都存在急迫的高性能计算需求,例如,理论化学、超硬材料、电子、物理、材料、汽车、地学、生物信息等。其次,学校目前计算资源严重不足,很多情况下需要租用超算中心。第三,高性能计算平台已成为学科发展的迫切需要,“计算科学”与“理论科学”和“实验科学”成为科学研究的“金三角”,高性能计算平台成为学校众多学科的必备科研条件。

  南京大学是一所教育部直属的重点综合性大学,也是首批进入国家“211工程”和“985工程”的高等院校之一。进入二十一世纪,南京大学更是一如既往地以学科建设为龙头、队伍建设为核心,推动学科结构优化升级,朝着到2012年即建校110周年时,建成世界知名高水平大学的目标前进。

  南京大学始终坚持自己的办学定位,即要成为探索未知世界、认识客观真理、为解决人类面临的重大课题而从事科学发现的场所和思想库。

  正是综合了以上这些需求,南京大学也提出了建立南京大学高性能计算中心的决定。于是从2004年开始,身为南京大学地球科学与工程学院的教授,同时又是江苏省高性能计算专业委员会主任的周会群,与南京大学几位老师一起,积极开展南京大学高性能计算中心的规划、设计、选型和建设工作。在南京大学高性能计算中心的设计阶段,他们就提出一个明确的目标,就是“要在单位体积内尽可能地提供更多的计算能力,而且整个高性能计算中心,要建成为一个‘绿色’的高性能计算中心。”

  同时,他们对南京高性能计算中心提出了更高的要求:这个高性能计算中心建设完成之后,要发挥集中建设的优势,将成为面向全校的高性能计算中心;要提高综合投资效率,促进资源共享,提高系统综合使用效率;也要促进多学科之间的交叉,为其他各学科提供最佳的服务和技术支持。甚至,这个高性能计算中心还有一个更加高远的计划,就是希望带动区域经济发展,促进校企合作,寻求地方政府支持。

  目标确定以后,周会群等人经过反复的测试,最终选中了英特尔至强处理器作为南京高性能计算中心的“心”。因为他们在测试中发现,至强处理器的计算能力相当“惊人”,在至强平台上,有很多的他们日常使用的应用软件,其运行性能都比原来的方案获得了大幅度提升。可以说,英特尔至强处理器的优越性能,帮助他们打破了高校科研的瓶颈。

  经过几年的努力,南京高性能计算中心已经初具规模。周会群颇有感触地说:“高性能计算机的兴起,对地球科学的部分领域提供了一个革命性的契机。特别是近年来处理器性能的大幅度提升,使得我们有可能通过基于量子力学理论的计算模拟,从物质的微观性质做起,逐步了解地下这些物质在高温、高压状况下究竟会产生什么样的变化。

  以往,对于地球内部结构和成分的认识,周会群是通过对天然地震波进行分析并加以推断得到的,精度不够而且周期很长。而现在,通过在超级计算机上的虚拟实验来了解地球内部的结构和成分,既快捷又方便。

  如今,南京大学基于英特尔至强服务器平台的、设计目标为35万亿次浮点运算/秒的高性能计算中心正在紧锣密鼓的建设过程中。南京大学在这款处理器平台上的测试结果,对于那些同样迫切渴望投建高性能计算平台,以探索未知世界的国内高校来说,也具有非常普遍的借鉴意义。英特尔至强服务器平台以其出色的性能表现,已经成为国内高校加速教学和科学研究的一个重要工具。

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