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国际上运算速度最快的核算机 银河二号超级核算机核算速度每秒5.49亿亿次
2019-04-16 22:03:34 来历: 】【繁体

国际上运算速度最快的核算机是银河二号超级核算机。“银河二号”是由国防科学技能大学研制的超级核算机体系,以峰值核算速度每秒5.49亿亿次、继续核算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异功能位居榜首,成为全球最快超级核算机。2014年11月17日发布的全球超级核算机500强榜单中,我国“银河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度接连第四次取得冠军。2015年5月,“银河二号”上成功进行了3万亿粒子数中微子和暗物质的国际学N体数值模仿,提醒了国际大爆炸1600万年之后至今约137亿年的绵长演化进程。一同这是迄今为止国际上粒子数最多的N体数值模仿。下面就跟皇冠开户网网一同详细看看国际上运算速度最快的核算机等相关内容。

组成结构

银河2号由16000个节点组成,每个节点有2颗依据Ivy Bridge-E Xeon E5 2692处理器和3个Xeon Phi,累计共有32000颗Ivy Bridge处理器和48000个Xeon Phi,总计有312万个核算中心。

每个Xeon Phi运用其间的57个中心,而不是运用悉数的61个,因为运用61个在运算周期和谐方面会有问题,而运用57个中心能够加快4个履行线程,并且在每个线程单周期能够到达4Gflops的运算量,运转在1.1GHz的Xeon Phi能够出产1.003 Tflops的双精度运算才能。假如考虑CPU,2 Ivy Bridge*0.2112 Tflop/s+3 Xeon Phi*1.003 Tflop/s=3.431 Tflops,2个Ivy Bridge+9个Xeon Phi单个节点能够有3.431 Tflops运算才能,16000个节点总计可达54.9PFlops功能。每个运算节点有256GB主存、而每个Xeon Phi板载8GB内存,因而每个节点共有88GB内存,总计16000个节点一共有1.404 PB内存,而外部存储器容量方面更是高达12.4PB.

在每个主板上有2个核算节点,而每个结构则有16个主板,4个结构组成一个机柜,整个体系由125个机柜组成。每个核算节点主板分为两块,一块CPU一块APU,CPU上有4核Ivy Bridge、内存和一个Xeon Phi协处理器,而APU基板上则承载着5个Xeon Phi协处理器.CPU和APU之间有5个水平刺进的链接口,由Ivy Bridge内置的PCI-E 2.0进行衔接,尽管Ivy Bridge内置为PCI Express 3.0接口,但Xeon Phi仅支撑2.0,单个通路为10Gbps带宽。

核算节点的前端处理器为4096个FT-1500处理器,FT-1500处理器是由国防科技大学为银河1研制,其能够说是银河1项意图最大收成,其为16中心的Sparc V9架构处理器,在40nm工艺情况下运转频率为1.8Ghz,峰值功能为144 Gflops/s,功耗为65W,但比较英特尔22nm 12核2.2GHz 211Gflops/s功能的Ivy Bridge仍是有显着距离。

银河2互联方面选用自主研制的Express-2内部互联网络,其为有13个交换机,而每个交换机有576个端口。衔接介质为光电混合。详细控制器是名为NRC的ASIC专用意图集成电路,其选用90nm工艺,封装尺度为17.16x17.16 mm,共有2577引脚。单个NRC的吞吐才能为2.56Tbps.而在终端方面网络接口也选用相似结构的NIC,但规划稍小,为10.76x10.76 mm,675 pin,其选用PCIE 2.0方法衔接,传输速率为6.36GB/s.并且在在12000节点的情况下推迟也很低,仅为85us.

而在核算才能方面,运用14336个节点总计50GB内存进行LINPACK测验,理论功能为49.19Pflops,而实践测验功能为30.65Pflops,功率为62.3%.这个功率并不算高,还有很大优化提高潜力。当然也可能是被Xeon phi仅支撑PCI Express 2.0带宽缺乏约束。

上面测验运用了16000个节点中的14336个,运用了90%的规划,根本能够代表银河2的全体功能体现。银河2的功能部件(处理器、内存、互联)全体功耗为17.6MW,而全体的运算才能为30.65PFlops,这样核算每瓦的功能为1.935Gflops,这个功能/功耗比能够排在超算TOP500的前五,其全体功能/功耗比非常超卓。

体系的全体功耗为17.6 MW,并且这个功耗还不包含水冷这样的散热体系,假如考虑上全体功耗将高达24MW,广州国家超算中心将选用城市供水体系构建高散热效能的冷却体系,有才能能够供给80KW体系的散热才能。

银河二号超级核算机体系由170个机柜组成,包含125个核算机柜、8个服务机柜、13个通讯机柜和24个存储机柜,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存储总容量12400万亿字节,最大运转功耗17.8兆瓦。银河二号运算1小时,适当于13亿人一同用核算器核算一千年,其存储总容量适当于存储每册10万字的图书600亿册。比较此前排名国际榜首的美国“泰坦”超级核算机,银河二号核算速度是“泰坦”的2倍,核算密度是“泰坦”的2.5倍,能效比适当。与该校此前研制的银河一号比较,二者占地面积适当,银河二号核算功能和核算密度均提高了10倍以上,能效比提高了2倍,履行相同核算使命的耗电量只要银河一号的三分之一。

技能参数

类型

银河二号类型为TH-IVB-FEP

处理器

16,000个运算节点,每节点装备两颗Xeon E5 12中心的中央处理器、三个Xeon Phi 57中心的协处理器(运算加快卡)。累计32,000颗Xeon E5主处理器和48,000个Xeon Phi协处理器,共312万个核算中心。

中央处理器为英特尔供给的,运作时钟频率为2.2GHz的Xeon E5-2692 V212中心处理器,依据英特尔Ivy Bridge微架构(Ivy Bridge-EX中心),选用22纳米制程,峰值功能0.2112TFLOPS。

运算加快上,运用依据英特尔集成众核架构的Xeon Phi 31S1P协处理器,运转时钟为1.1GHz,每个运用61个中心中的57个(因为运用61个会存在运算周期和谐问题),每中心籍由特别的超线程技能能运作4个线程,发生峰值功能为1.003TFLOPS。

前端处理器

核算节点前端处理器为4096颗FT-1500 16中心SPARC V9架构的处理器,40纳米制程,运作时钟频率1.8GHz,热规划功耗65瓦,峰值功能144GFLOPS。

存储

内存

每个节点具有64GB主存,而每个Xeon Phi协处理器板载8GB内存,故每节点共88GB内存,全体总计内存1.408PB。

外存

12.4PB容量的硬盘阵列

主架

主板、机架与机柜均由浪潮集团制作,共有125个机柜,每个机柜包容4个机架,每个机架包容16块主板,每个主板设置有两个核算节点。每个机柜还装有负载指示灯,依据机柜内主机的运算负载改变发光二极管的发光色彩。

每块主板上分为APU模块和CPM模块两部分,APU部分承载5块Xeon Phi,CPM部分承载1块Xeon Phi+4颗Xeon E5。

APU模块和CPM模块之间以CPU内部供给的PCI-E 3.0 16x接口进行衔接,但实践因为Xeon Phi的硬件约束,仅支撑至PCI-E 2.0 16x,单通道数据传输速率为10Gbps。

衔接

运用光电混合传输技能(Optoelectronics Hybrid Transport Technology),运用克己的TH Express-2骨干拓扑结构网络衔接,以13个大型路由器经过576个衔接端口以光电传输介质与各个运算节点互联,控制器名为NRC,运用90纳米制程,单个控制器的数据吞吐量2.56Tbps,终端网络接口运用名为NIC的控制器,以PCI-E 2.0接口链接,数据传送速率6.36GB/s。

操作体系

麒麟操作体系、依据SLURM(Simple Linux Utility for Resource Management,资源办理用单一Linux共用程序)的大局资源办理。

Ubuntu Linux。(Ubuntu OpenStack运转在256个高功能节点上,并且在接下来的数月将会增加至逾越6400个节点。OpenStack和Ubuntu的编制东西Juju都将运转在银河二号上,使国防科技大学的协作伙伴和联盟组织能够快速布置和办理高功能云环境)

能耗

整机功耗17,808千瓦,在搭载水冷散热体系今后,功耗将到达24兆瓦,不管水冷体系的搭载与否,都是现在TOP500里功耗最大的。银河二号电费每年达1亿人民币。

以6月17日发布的数据核算,每瓦功能为1.901GFLOPS,仍不及泰坦的每瓦2.143GFLOPS和IBM红杉每瓦2.177GFLOPS的成果,但比"京"的每瓦0.830GFLOPS每和银河一号每瓦仅0.668GFLOPS都要高不少。

主要特色

银河二号是当今国际上运算速度第二快的超级核算机,归纳技能处于国际领先水平。

它有五大特色:一是高功能,峰值速度和继续速度都发明了新的国际纪录;二是低能耗,能效比为每瓦特19亿次,到达了国际先进水平;三是运用广,主打科学工程核算,统筹了云核算;四是易运用,立异展开了异构交融体系结构,提高了软件兼容性和易编程性;五是性价比高。

主要功能

2013年6月,银河二号以峰值速度(Rpeak)每秒54,902.4TFLOPS(万亿次浮点运算)、继续速度(Rmax)33,862.7TFLOPS,逾越泰坦超级核算机(Rpeak 27,112.5TFLOPS,Rmax 17,590.0TFLOPS),成为当今国际上最快的超级核算机。这个成果于2013年6月17日提交至TOP500。实践上,在早前的运转测验中,仅运用16,000个运算节点中的90%,亦即14,336个节点,LINPACK运算速度就到达30.65PFLOPS的功能水准,逾越上一任“泰坦”的74%。国际TOP500组织2013年11月18日发布了最新全球超级核算机500强排行榜榜单,“银河二号”以比第二名美国的“泰坦”快近2倍的速度登上榜首。

同样在2013年6月,银河二号以2,061GTEPS的成果在Graph500上排名第六。Graph500是一个对超级电脑的数据密集型运算处理功能进行的一个排行榜,在此榜单上排位榜首的是IBM红杉,成果是15,363GTEPS。

“银河二号”的体系存储总容量适当于600亿册每册10万字的图书。假定每人每秒钟进行一次运算,“银河二号”运算一小时,适当于13亿人一同用核算器算上1000年。

运用范畴

银河二号已运用于生物医药、新材料、工程规划与仿真剖析、天气预报、才智城市、电子商务、云核算与大数据、数字媒体和动漫规划等多个范畴,还将广泛运用于大科学、大工程、信息化等范畴,为经济社会转型晋级供给重要支撑。

银河二号逐渐在生命科学、材料科学、大气科学、地球物理、国际、经济学,以及大型基因组拼装、基因测序、污染管理等一系列事关国计民生的大科学、大工程中“大显神通”。此外,国家超算广州中心活跃推进国际交流与协作,使用银河二号为国外研究组织供给高功能核算服务。

据悉,科技部近年不断加大对超算运用软件研制的投入。“十二五”以来的相关研制投入已逾越2亿元。估计“十三五”期间投入将进一步加大。

依据该专项“面向大规划科学核算的高功能多核CPU”课题方案组织,2011年我国将选用FT-1500CPU构建全自主国产千万亿次核算机——“银河二号”。

凭借银河二号的“核算神功”,国产C919大型客机展开了高精度外流场气动核算;中科院上海药物研究所展开了75万个小分子化合物的结合亲和力点评,完成了600多个各类药物的体内外活性测验点评。银河二号适配了广州市电子政务数据办理体系和云盘存储体系等,为才智城市建设建立高效牢靠的承载渠道……

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