高性能计算机范文精选

（记者刘学习）在高性能计算中，集群系统因为成本低而广受欢迎。集群中的节点机目前正从机架服务器大幅度向刀片服务器过渡，并在石油行业被广泛应用。

从今年7月开始，惠普开展了为期半年、涉及全国20个油田的高性能计算机应用巡展，石油行业用户对由刀片和集群构建的高性能计算机非常热衷，对这种高性能计算机所表现出的高性能、低能耗、易管理、易扩展等特性赞赏有加。

无独有偶，随着最新一期的全球最快计算机排行榜（TOP500）于11月30日出炉，专家关于刀片＋集群快速增长的预言成真。在TOP500中，采用刀片和集群架构的高性能计算机数量大幅增加，成为TOP500中增长最好的一种类型。惠普入围TOP500的系统中，95％是采用刀片服务器。

刀片保证投资回报

早在两年前，就有专家预言：未来的2～3年内，刀片式服务器将以其高服务器密度、敏捷式部署维护、全方位监控管理融合、高可扩展性与可用性，全面取代传统基于机架式服务器的集群系统，基于刀片式服务器的集群系统将得到大量应用。

事实表明，基于刀片服务器的集群系统的潜力正在逐渐释放。2006年的中国TOP100排行榜显示，超过70%的系统采用了集群体系结构，而值得关注的是，其中有26套是刀片服务器集群系统，惠普和IBM分别占有13套和11套。在这26套系统中，有17套用于石油勘探，6套用于网络游戏。

中国惠普有限公司副总裁，商用产品事业部总经理杨诺础认为：过去，用户大量采用基于PC服务器的集群系统，并在过去3～5年成为一个主流发展方向。不过在最近两三年，基于刀片服务器的集群系统开始大范围推广应用。在中国，石油行业是采用刀片服务器最多的一个行业。

在分析形成这一趋势的原因时，江汉油田勘探开发研究院计算机中心的总工程师罗忠辉认为，刀片服务器作为一种高可用高密度的低成本服务器平台，在高密度、易扩展和低成本方面都更适合地震资料处理等石油行业的关键应用需求；同时，刀片式服务器集群节点密度高于传统的1U机柜，占地面积更少，可以在有限的空间整合巨大的运算能力，即使在未来增加更多的节点，也不需要考虑机房空间问题；在通风、耗电等方面，比1U机柜更适合地球物理的应用；在密集型的高性能计算中，刀片式服务器在布线和相互连接方面比传统的机架式服务器又有很大的改进。

高性能计算机的性能评测技术提供了分析用户需求的系统化方法，可以帮助高性能计算机研制单位根据用户应用的需求特点，进行系统的设计和选择。

现代高性能计算机的研制需要投入巨大的人力、物力和时间，对于千万亿次级别的系统，处理器个数将超过10万个，研发费用将达到数亿元人民币，正确的系统设计决策显得尤为重要。由于高性能计算系统研制的主要动力来自用户需求，因此高性能计算机的研制决策必须以是否满足用户需求为最重要的标准，在系统设计时就需要深入分析目标应用特点，以用户需求驱动高性能计算机系统的研制。

用户需求驱动计算机的研制

以目前在TOP500上排名第一的IBM BlueGene/L系统为例。该系统在设计之初就定位于解决大规模分子动力学问题，系统在设计时采用了高并行度、低主频策略。目前的BlueGene/L系统的处理器个数达到13万多个，处理器主频仅为700Mhz。由于分子动力学应用具有良好的并行性，使得系统可以通过多个处理器的聚合计算能力达到较高的整体性能，而低主频策略对系统能耗的降低起到了很好的作用。但是，BlueGene/L显然并不适应所有的并行应用，对于通信频繁或负载不平衡的应用来说，并行度在提高到一定程度之后系统的整体性能反而可能下降，因此可能无法在BlueGene/L这样的系统上高效率地执行。

日本的地球模拟器在2002年～2004年TOP 500上排名第一。该系统在运行实际应用中达到了很好的性能。地球模拟器获得成功的一个主要原因是系统设计者与用户进行了长期合作，深入分析了用户应用。处理器是特制的向量处理器，针对应用提供了极高的单处理器性能，高性能的网络使得系统能够有效处理用户应用的通信需求，使得整个地球模拟器系统对用户应用来说是一个均衡的系统，因此能够得到满意的性能。

高性能计算机的性能评测技术提供了分析用户需求的系统化方法，可以帮助高性能计算机研制单位根据用户应用的需求特点，进行系统的设计和选择，其主要内容包括:

1. 用户需求收集技术，用于分析需求的应用领域，选取有代表性的应用程序。

2. 应用程序特征分析，如该应用的访问特性、通信特性以及并行度特性等。

【 摘 要 】 中国气象局的高性能计算机系统属于国家级的关键应用，承担着中国气象局所有业务及绝大部分科研项目的计算任务，系统的高可靠性对于整个系统和气象业务来说尤为重要。本文在简单介绍中国气象局目前主要的业务系统IBM cluster1600概况的基础上，从系统部件、网络配置、文件系统、存储等多个方面阐述了该系统设计实施过程中在高可靠性方面的考虑，并对2012年全年系统运行概况、故障及节点和系统可用性进行了统计和分析，证明该系统具有良好的高可靠特性。

【 关键词 】 高性能计算机系统；GPFS文件系统；HPS高速交互网络；FastT存储；高可靠性

1 引言

高性能计算机系统是天气、气候、地球环境数值模拟业务和相关科学研究所必须的基础平台，中国气象局（CMA）目前采用IBM Cluster1600高性能计算机系统作为主要的业务应用平台。该系统共有382个节点，包含3200颗Power4+处理器，理论峰值运算能力21TFlops，在当年全球HPC Top500排名中列第18。IBM系统运行至今，系统资源利用率和用户数逐步攀升，截止到2012年12月，整个系统用户总数超过500人，系统的CPU利用率超过60%，存储利用率超过70%。

IBM系统承担了CMA全部业务和大部分科研项目的计算任务，由于气象领域业务和科研的特殊性，对高性能计算机系统的可靠性具有很高的要求，因此在考虑性能的基础上，系统在方案设计和具体实施的过程中，对可靠性、可用性方面做了重点考虑。

2 CMA IBM系统概况

CMA的IBM系统由业务分区和科研分区两个独立运作但相连的集群组成。382个各类型节点中，126个节点组成业务分区，256个节点组成科研分区。整个系统的基本结构和系统配置如图1所示。

2.1 节点分类

摘要：本文回顾了自20世纪60年代至今的高性能计算机技术的发展历史，根据TOP500数据分析了各国高性能计算技术目前的发展情况，包括高性能计算机目前比较流行的体系结构技术;并根据目前的技发展状况，尝试说明高性能计算机的发展趋势。

关键词：高性能计算机；体系结构；集群；互联技术

中图分类号：TP3 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 15-0000-02

Review of High Performance Computer System Structure

Tang Shaoyu

(China Petroleum&Chemical Corporation Catalyst Fushun Branch,Fushun113122,China)

Abstract:This paper reviews the developments of high performance compute architecture from the 1960s.According to TOP500 data,introduces the recent developments about high performance computer technique of various countries including the popular architecture technology.And according to the recent developments condition,try to forecast developmental tendency of high performance compute architecture in the future.

Keywords:High performance computer;Architecture;Cluster;

从中国气象局数值预报的发展进程来看，高性能计算机系统是数值预报系统基础平台，每一次数值预报水平和能力的提升都有与之匹配的高性能计算机系统的支撑。

用数值计算的方法来制作预报是今后气象预报业务发展的主流方向，也是现代化气象预报业务的基础。数值预报的发展与计算机性能的提高有着密切联系，为了提高预报的准确性，要求数值预报模式具有较高的分辨率、较细的物理过程以及预报时效等，而这些都依赖于计算机技术的发展。

计算机是现代气象预报业务的主要工具，高性能计算机则是数值预报业务最重要的基础支撑平台。

数值预报发展迅猛

1982年2月16日，我国第一个数值预报业务系统―短期数值天气预报业务系统(简称B模式)在中型计算机上建立并正式投入业务应用，结束了我国只使用国外数值预报产品的历史。1991年6月15日，我国第一个中期数值预报业务系统(简称T42)在CYBER大型计算机上建立并正式投入业务运行。这一系统的建成使我国步入了世界少数几个开展中期数值天气预报的先进国家行列。

近些年数值预报又有了大幅进展，2005年12月14日，首次建立起我国自主研发的、具有国际先进技术水平的GRAPES全球同化与中期数值预报系统，它将成为我国新一代的中期数值预报业务系统升级的基础，为改进我国国家级的指导预报水平和增强对国家安全需要的全球预报服务能力提供技术支持。

在气候模式系统方面，我国也建立起了由大气环流模式、海洋环流模式及其耦合的海气耦合模式、区域气候模式组成的气候动力模式系统，已经成为制作季节和年度气候预测的重要工具。中国气象局数值预报业务离不开高性能计算机系统的支持。

1991年6月，在CYBER大型计算机上建立了我国第一个中期数值预报业务系统(简称T42)；

处于信息技术前沿的高性能计算机一直是一个国家的重要战略资源，对国家安全、经济和社会发展具有举足轻重的意义。如果没有高性能计算机,宇宙飞船就不可能升空，生物基因研究也难以继续。正因如此，长期以来，把握高性能计算机领先技术的西方国家，对包括中国在内的发展中国家实行了严格的管制，严禁出口相关的高端技术和产品。

尽管如此，我国在高性能计算领域也取得了骄人的成绩。目前世界高性能计算机TOP500中，中国已经拥有29台高性能计算机，占世界总数的5.6%，居第四位。其中，星盈超级刀片计算机因为拥有自主知识专利，设计理念独到，实力倍为业界看好。

据了解，2004年，蚬壳星盈公司成功推出了一台运算速度为每秒4.046万亿次，实际运算效率高达84.35%的超级刀片计算机,乃世界同类产品中运算效率最高的。2005年，星盈GT4000型超级刀片计算机被列入了世界高性能计算机TOP500的第100位。

传统缺陷制约推广

当今社会，服务器已经进入了技术、应用和市场互动并迅速发展的新阶段，越来越多的领域都需要采用高性能计算机提高自身竞争力。如国防、气象、航天、交通、电信、金融、医疗、商务和科学等。然而，随着需求的进一步扩大，传统的高性能计算机在某些方面的不足更显突出，在一定程度上又制约着高性能计算机的进一步推广,主要表现在以下几个方面：

一、机群系统瓶颈。在气象服务、石油勘探、新材料、新药物研制等领域对计算任务要求都非常高，它们往往需要在较短的时间内解决一些数据规模庞大，算法结构十分复杂的问题。这就不仅需要对这些数据进行高速运算，而且还要求存储系统有着巨大的空间来支持。而目前传统机群系统很难达到相应的高速运算与海量存储要求。另外，机群系统内部的一些缺陷，如I/O接点的数量与计算节点的数量不匹配、I/O节点与存储设备之间的吞吐能力、节点间的大量的网络数据交换等，这些瓶颈都会严重的影响系统整体效率。

二、系统的稳定性与安全忧。由于企业常常要对数据进行大规模的海量运算，任何中断情况都会使之前的数据计算白忙一场，从而影响整个工作效率，因此保持系统运转的持续稳定性十分重要。而在安全性上，随着信息技术的发展，对企业来讲没有什么比核心数据失窃更为严重的事情了，而传统设计在数据保护方面考虑相对较弱。

三、可拓展性和现有资源的利用性较差。随着应用的深入，每一个企业的计算需求都可能逐渐增长，但它们往往不愿意“弃旧换新”，而是希望将新的计算节点循序渐进地添加到原有的系统中去，逐步扩展为一个“包含旧系统”的新系统，从而更大限度地保护原有资源。传统的机群系统，不仅购入的初始成本高昂，而且升级过程繁琐拓展性差，再加上各个厂家的技术标准各不相同，产品不能兼容使用。这些问题对企业来讲都是头痛的问题。

摘要：高性能计算是气象业务及科研应用的重要的基础平台，东北区域气象中心高性能计算能力迅速增强，业务及科研模式多种多样，用户越来越多，尤其是业务气象模式精度提高以后，对系统资源需求加大。这给高性能计算机管理以及业务应用管理提出了更高的要求。以向用户提供更好的计算资源和支撑服务为出发点，介绍了高性能计算机运行管理、用户及模式管理的技术手段，有助于减少管理和维护成本，更好的发挥计算资源的应用效益。

关键词：高性能计算机；系统管理 ；资源；应用；模式

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）30-0186-02

Research on High Performance Computer System Management Technology

LIU Jin-xia1， LI Jing1， LUAN Yong-ming1，WANG Hui-yu，ZHAO Wei1，ZHAO Miao2

（1.Liaoning Provincial Meteorological Information Center， Shenyang 110166，China；2.Liaoning Provincial Meteorological Bureau，Shenyang 110001，China）

Abstract： High performance computing is an important basic platform for meteorological service and scientific research. The high performance computing power of northeast area meteorological center is rapidly enhanced， and the business and scientific research mode is more and more， and the user is more and more， especially in the business meteorological model. This puts forward higher requirements for high performance computer management and business application management. In order to provide better computing resources and support services as a starting point， it introduces the technical methods of high performance computer operation management， users and management. It helps to reduce the cost of management and maintenance.

Key words： high performance computer；system management；resource；applicaton；model

摘要 随着经济和科技的发展，传统的计算机网络难以满足当今网络技术发展的要求，而新一代高性能计算机网络则具有明显的优势，将电信网和互联网两者合而为一成为对新一代高性能计算机网络的设想。本文通过分析当今计算机网络面临的问题和挑战，当今计算机网络研究的主要问题，提出了新一代高性能计算机网络发展的模式，旨在促进计算机网络的大力发展。

关键词 高性能；计算机网络；分析

中图分类号 TP391 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）092-0172-01

传统的计算机网络难以适应时展的要求，与下一代网络技术发展相匹配的是新一代高性能计算机网络。随着电信技术的发展，电信网将与互联网合而为一，这为新一代高性能计算机网络的发展提供了可能性。通过对当今计算机网络问题的研究，为新一代高性能计算机网络的发展提供了可能，也为下一代计算机网络技术的研究提供了理论依据。

1 当今计算机网络面临的问题和挑战

以互联网技术为基础的计算机网络在当今社会的发展下面临诸多问题和挑战：

1.1 缺乏较高安全性的网络系统

目前使用的互联网技术存在之初主要运用于科研领域，安全能力并不强。但随着经济和科技的发展，互联网开始进入诸多领域，如商业、军事、金融、交通等，这些领域对互联网的安全性要求比较高，因此如何提高安全可靠的信息就成为计算机网络发展面临的一个主要问题。

摘 要 近年来，随着科技的发展，计算机已经逐渐的融入到我们的生活之中，而随着人们的需求的增加，对计算机的性能的要求也变得越来越高，高性能的计算机已经逐渐的变得十分的普及，因此对于高性能的计算机管理软件进行研究则显得尤为重要。在这样的背景下，本文主要对于高性能的计算机的管理软件的基本原理进行了研究，通过对高性能的计算机的特点、以及管理软件的工作原理的研究，对于高性能的计算机的接口界面的设计以及实现进行了探究。

关键词 高性能计算机 管理软件 接口

中图分类号：TP311 文献标识码：A

1基本原理

1.1主要管理功能

高性能的计算机的管理软件，主要是使用IPMI协议，通过对网络的启动以及结合BMC卡来达到对计算机的管理的目的。同时还可以通过Internet网来进行远程的关机，远程的对计算机进行安装系统、检测等操作，这些都是通过Java程序执行存放在指定位置的；linux脚本来实现的。

1.2工作原理

PXE是基于TCP/IP、DHCP、TFTP等Internet协议之上的一种扩展的网络协议，它能够提供网络启动的功能、协议又分为客户端（client）和服务端（server）两端，PXE client存储于网卡的ROM之中，在计算机引导的时候，BIOS能够把PXE client调入到内存中，然后对其进行执行，并且能够显示出命令菜单的操作，经过用户的选择之后，PXE client将在远端的操作系统能够通过网络下载到本地上，并且在本地上运行。

摘要：本文结合当前计算机网络的应用形式与弊端，提出了新一代高性能计算机网络，进一步增强了运行的安全性、可靠性，具有重要应用价值。

关键词：高性能；计算机网络；系统；应用

中图分类号：TP393.0 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 20-0000-02

所谓高性能计算机网络，就是奠定在高速网络协议模型的基础上，在策略控制、机制实现过程中，提出了能够体现网络特征和结构的模型体系，具有开放性、集成性、智能化等优势；结合当前网络体系结构的发展状况，以宏观角度为出发点提出新一代高性能计算机网络结构体系，至关重要。

1 计算机网络运行面临的挑战

1.1 网络服务的质量保障需求

在传统的计算机网络中，只需要对正文数据进行传输。但是随着技术的不断发展与完善，尤其实时多媒体技术投入使用，更多的多媒体系统涉及到数据流的传输作用；但是当前使用的互联网结构中，主要结合最初设计的需求，显然与当前高性能、高效率、高容量的传输需求不相符；在连续媒体流中，对内容、时间等连续性提出了较高要求，那么在网络中就必须保障多媒体应用系统的服务质量。那么在未来网络信息的发展过程中，增强服务质量保障服务，具有关键作用。

1.2 网络服务的安全性能需求