高性能計(jì)算精選(九篇)

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第1篇：高性能計(jì)算范文

軟件成焦點(diǎn)

“高性能計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)，不在計(jì)算機(jī)本身，而是在應(yīng)用和軟件上。” 中科院網(wǎng)絡(luò)信息中心超級(jí)計(jì)算中心主任遲學(xué)斌如是說(shuō)。只有當(dāng)計(jì)算機(jī)硬件、軟件和自然科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用完美結(jié)合起來(lái)，才能將高性能計(jì)算的功效發(fā)揮到極致。

硬件技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)超級(jí)計(jì)算走向高端計(jì)算，軟件技術(shù)的緩慢發(fā)展則阻止了高端計(jì)算走向應(yīng)用。用戶并行編程能力還有待提高，并行編程要達(dá)到良好的可編程性，必須解決結(jié)構(gòu)性、通用性和可移植性問(wèn)題。

中科院軟件所并行計(jì)算研究中心副主任張?jiān)迫獜?qiáng)調(diào)：“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言要跟上機(jī)器的發(fā)展，處理器增加以后，可靠性問(wèn)題凸顯，除了硬件，在程序設(shè)計(jì)上也要考慮可靠性?！?/p>

系統(tǒng)功耗過(guò)大是障礙

“500萬(wàn)～600萬(wàn)元的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一年下來(lái)的電費(fèi)就要60萬(wàn)～70萬(wàn)元，真快成買得起用不起了?！?清華大學(xué)高性能計(jì)算機(jī)中心主任鄭緯民提出了功耗這一嚴(yán)峻的問(wèn)題。這不僅是對(duì)硬件制造商的挑戰(zhàn)，也對(duì)軟件設(shè)計(jì)人員編制低功耗運(yùn)行代碼提出了更高的要求。合理處理好這一問(wèn)題，就能把挑戰(zhàn)變成商機(jī)。

深化行業(yè)應(yīng)用是關(guān)鍵

來(lái)自氣象、石油、航空等領(lǐng)域的專家也暢談了自己在應(yīng)用方面的需求?！邦A(yù)計(jì)到2010年，氣象方面的需求將達(dá)到千萬(wàn)億次?！?國(guó)家氣象局高性能計(jì)算機(jī)室高工洪文董介紹。中國(guó)氣象局的高性能科學(xué)計(jì)算環(huán)境為大氣科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、計(jì)劃和業(yè)務(wù)提供科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)管理的資源平臺(tái)。目前，中國(guó)氣象局高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用中心擁有以神威Ⅰ系統(tǒng)、神威新世紀(jì)集群系統(tǒng)、IBM SP系統(tǒng)、IBM高性能計(jì)算機(jī)為代表的一批國(guó)內(nèi)一流的高性能計(jì)算資源。洪文董說(shuō)：“硬件是一流的，但是用戶關(guān)心的是軟件應(yīng)用，如何能夠讓設(shè)備的運(yùn)行效率最高，這才是關(guān)鍵問(wèn)題。另一個(gè)問(wèn)題就是如何改造現(xiàn)有程序以適應(yīng)多核并行應(yīng)用。”

中石化集團(tuán)公司信息管理部吳正宏教授也詳細(xì)闡述了高性能計(jì)算在分子模擬、流程模擬等方面的應(yīng)用?！耙郧坝?5年才能算出地下是什么情況，現(xiàn)在已經(jīng)縮短到用小時(shí)計(jì)算了?！痹谔岬礁咝阅苡?jì)算軟件的時(shí)候，吳正宏教授道出了自己的憂慮：“國(guó)產(chǎn)的軟件還不成規(guī)模，區(qū)域適應(yīng)性較差，但在使用國(guó)外軟件時(shí)面臨兩大問(wèn)題：首先是價(jià)格昂貴，其次是應(yīng)用受限。在投標(biāo)國(guó)際性的大項(xiàng)目時(shí)，有的國(guó)外廠商會(huì)限制軟件使用范圍，使競(jìng)爭(zhēng)力被很大削弱?！?/p>

如何深化高性能計(jì)算在行業(yè)中的應(yīng)用，由誰(shuí)來(lái)開(kāi)發(fā)并行計(jì)算軟件，成了這次會(huì)議的一個(gè)熱點(diǎn)話題。中科院軟件所并行計(jì)算研究中心副主任張?jiān)迫岬搅擞?jì)算科學(xué)的概念，這一專業(yè)培養(yǎng)的人才本身具有較好的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，畢業(yè)后具有從事科學(xué)研究、解決實(shí)際問(wèn)題及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)有關(guān)軟件的能力。而目前我國(guó)一些院校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了相關(guān)專業(yè)，面向特定行業(yè)招收特定的學(xué)員。只是目前還比較匱乏。但毫無(wú)疑問(wèn)，計(jì)算科學(xué)是解決和學(xué)科建設(shè)相關(guān)的復(fù)合型人材問(wèn)題的關(guān)鍵。

并行時(shí)代將到來(lái)

在國(guó)內(nèi)，高性能計(jì)算不僅在石油、氣象、生物、科研、國(guó)防等科學(xué)工程計(jì)算領(lǐng)域扮演著重要的角色，而且在教育、商業(yè)、企業(yè)、政府等信息服務(wù)領(lǐng)域也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2008年，全球高性能計(jì)算機(jī)的市場(chǎng)容量將達(dá)到76億美元。

第2篇：高性能計(jì)算范文

高性能計(jì)算領(lǐng)域的“皓龍現(xiàn)象”值得我們關(guān)注，本文試圖從架構(gòu)、能效和高性能計(jì)算的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等幾個(gè)方面，管窺皓龍迅速崛起高性能計(jì)算領(lǐng)域背后的秘密。

AMD64技術(shù)開(kāi)創(chuàng)64位計(jì)算時(shí)代

AMD于2003年推出的皓龍?zhí)幚砥骰贏MD64技術(shù)，將x86計(jì)算帶入了64位時(shí)代。AMD64技術(shù)具有獨(dú)特的直連架構(gòu)，在芯片上集成內(nèi)存控制器，通過(guò)超傳輸總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)處理器和I/O以及內(nèi)存之間的高速互連，消除了傳統(tǒng)前端總線的固有瓶頸，大大提高了系統(tǒng)的總體性能和效率。另外，AMD64技術(shù)還通過(guò)集成增強(qiáng)病毒防護(hù)技術(shù)(EVP)提高用戶計(jì)算環(huán)境的安全性。

作為業(yè)內(nèi)首款將 32位 及 64 位計(jì)算結(jié)合在一起的高效架構(gòu)，AMD64技術(shù)在支持64位計(jì)算的同時(shí)兼容32位計(jì)算。對(duì)于大量運(yùn)行32位應(yīng)用的企業(yè)用戶而言，可以在兼容現(xiàn)有32位軟件應(yīng)用的同時(shí)，為將來(lái)隨時(shí)升級(jí)到64位做好準(zhǔn)備，保障了其既有投資。

創(chuàng)新架構(gòu)突破傳統(tǒng)系統(tǒng)瓶頸

AMD皓龍?zhí)幚砥餍阅茏吭剑@首先要?dú)w功于AMD獨(dú)創(chuàng)的直連架構(gòu)。很多業(yè)內(nèi)人士都把直連架構(gòu)視為x86處理器領(lǐng)域最重要的技術(shù)創(chuàng)新之一。通過(guò)將內(nèi)存控制器內(nèi)置入處理器和采用高速串行超傳輸技術(shù)(HyperTransport)，直連架構(gòu)使得處理器與芯片組、處理器與內(nèi)存、處理器與處理器之間都可通過(guò)超傳輸總線相連，大大提高了效率，避免了前端總線架構(gòu)中多個(gè)組件共用一條總線造成的帶寬爭(zhēng)搶“內(nèi)耗”，實(shí)現(xiàn)了處理器與其他組件之間的快速響應(yīng)，最大限度降低了內(nèi)存延遲。

AMD皓龍?zhí)幚砥鞯闹边B架構(gòu)

超傳輸總線的發(fā)展歷程

這種架構(gòu)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)高速傳輸特性讓服務(wù)器擴(kuò)展處理器數(shù)量時(shí)的性能損耗和難度大幅降低，而其出色的帶寬則讓基于皓龍的服務(wù)器在運(yùn)行企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)密集型任務(wù)時(shí)表現(xiàn)更為流暢。 由于AMD皓龍內(nèi)置內(nèi)存控制器，無(wú)需通過(guò)北橋芯片來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存，處理器降低了系統(tǒng)功耗，提高了穩(wěn)定性，因此在密集空間中可以部署基于大量AMD 皓龍?zhí)幚砥鞯某?jí)計(jì)算機(jī)。

超傳輸總線(HT)搭建多核時(shí)代的高速公路

超傳輸總線(HyperTransport)技術(shù)是AMD所獨(dú)有的新一代芯片互聯(lián)總線技術(shù)，旨在提高電腦、服務(wù)器、嵌入式系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡(luò)和電信設(shè)備的集成電路之間的通信速度。通過(guò)減少系統(tǒng)中的布線數(shù)量，減少系統(tǒng)瓶頸，CPU到CPU間的雙向帶寬可達(dá)6.4GB/秒，多至三條16-bit的超傳輸總線可帶來(lái)19.2GB/秒的傳輸帶寬,這消除了所有總線瓶頸問(wèn)題，令CPU更加有效地在高端多處理器系統(tǒng)中使用系統(tǒng)內(nèi)存。直連架構(gòu)和超傳輸總線技術(shù)的完美結(jié)合，使基于AMD處理器的系統(tǒng)平臺(tái)在向未來(lái)多核計(jì)算擴(kuò)展時(shí)更加靈活和簡(jiǎn)單。

2006年，頻率更高，資源配置更靈活的HyperTransport3.0版本問(wèn)世。HyperTransport3.0將工作頻率從HyperTransport2.0最高的1.4GHz猛增到2.6GHz，提升幅度幾乎達(dá)到一倍，同時(shí)還提供了32bit位寬，在高頻率(2.6GHz)、高位寬(32bit)的運(yùn)行模式下，它可以提供高達(dá)41.6GB/s的總線帶寬，足以應(yīng)付未來(lái)3年內(nèi)顯卡和處理器對(duì)系統(tǒng)帶寬的需求。

為了加速HyperTransport3.0技術(shù)在超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)中的擴(kuò)展應(yīng)用，AMD還推出了第一個(gè)超傳輸總線的擴(kuò)展接口規(guī)范HTX?；贖TX接口，超級(jí)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)制造商所添加的協(xié)處理器可以通過(guò)超傳輸總線與AMD皓龍?zhí)幚砥飨噙B，從而顯著提升超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)在特定應(yīng)用上的計(jì)算能力。

真四核皓龍蓄勢(shì)待發(fā)

繼2005年率先在x86架構(gòu)服務(wù)器中引入真雙核技術(shù)后，AMD將在2007年中期推出代號(hào)為“巴塞羅那”的四核處理器，據(jù)稱是業(yè)界首個(gè)真正的四核架構(gòu)，即在同一硅片上整合四顆處理核心。AMD的真四核處理器采用65nm 絕緣硅(SOI)生產(chǎn)工藝、新增可擴(kuò)展的共享三級(jí)緩存、128 位 的FPU(浮點(diǎn)運(yùn)算單元)。AMD四核處理器的每個(gè)核心都具備“改進(jìn)的分支預(yù)測(cè)”能力，可以在每個(gè)時(shí)鐘周期循環(huán)內(nèi)完成兩個(gè)128-bit載入、執(zhí)行最多四個(gè)雙精度浮點(diǎn)操作，以及兩個(gè)128-bit的SSE數(shù)據(jù)流，并支持SSE指令集擴(kuò)展。

AMD實(shí)驗(yàn)室的模擬測(cè)試表明，AMD四核皓龍?zhí)幚砥髟谛阅苌系玫搅舜蠓鹊奶嵘?，與現(xiàn)有的AMD雙核皓龍?zhí)幚砥飨啾龋暮损堅(jiān)趹?yīng)用某些數(shù)據(jù)庫(kù)軟件時(shí)，性能提升高達(dá)70%。

除了性能上的提升，AMD四核皓龍?zhí)幚砥鬟€采用了“獨(dú)立核心動(dòng)態(tài)調(diào)用”(DICE)的四核心電源管理技術(shù)。DICE不僅會(huì)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載智能分配各核心需要執(zhí)行的任務(wù)，還可以在處理器核心處于空閑狀態(tài)時(shí)將其轉(zhuǎn)入完全休眠狀態(tài)，從而大幅降低了功耗。與雙核皓龍相比，AMD四核皓龍功耗相同，從而進(jìn)一步提高了皓龍的每瓦性能優(yōu)勢(shì)。

開(kāi)放架構(gòu) 順應(yīng)未來(lái)超級(jí)計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)

目前，超級(jí)計(jì)算多應(yīng)用于軍事、醫(yī)藥、氣象、生物研究等專門領(lǐng)域，全球超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)中除了部分由大量通用計(jì)算機(jī)形成的超級(jí)計(jì)算集群外，大部分超級(jí)計(jì)算機(jī)都是針對(duì)某些特殊應(yīng)用而研發(fā)的的專用超級(jí)計(jì)算機(jī)，比如排名全球TOP500第二名由Cray公司研制的“紅色風(fēng)暴”就是為專用計(jì)算而設(shè)計(jì)的。為了能夠進(jìn)一步提高專用高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，AMD在2006年11月推出了全球首款可滿足高性能計(jì)算特殊需求的專用流處理器AMD Stream ProcessorTM。這款處理器專為工作站和服務(wù)器等純計(jì)算系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，采用被稱為 CTMTM(Close To Metal)的 AMD 新型瘦硬件接口，能夠顯著提高在金融分析、地震偏移分析、生命科學(xué)研究和其它應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算性能。

第3篇：高性能計(jì)算范文

隨著能源需求不斷增加，全球易開(kāi)采油田開(kāi)始枯竭，根據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道，即便是石油儲(chǔ)藏富國(guó)――沙特阿拉伯，也開(kāi)始轉(zhuǎn)向開(kāi)采難度更大的重油資源?？梢?jiàn)，對(duì)于油氣資源相對(duì)匱乏的中國(guó)，如何找到更多的油氣資源，相比于是否易于開(kāi)采則顯得更加迫切了。

計(jì)算能力直線飆升

賴能和也來(lái)自中國(guó)石油東方物探公司，和“280隊(duì)”不同的是，他來(lái)自公司研究院處理中心。作為總工程師，他也擔(dān)負(fù)著一項(xiàng)同樣重要和辛苦的工作――地震波數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)階段最流行、最精準(zhǔn)的油氣勘探法就是地震波法，其主要原理就是通過(guò)人工地震波，采集傳入地下深處的不同形態(tài)巖層形成的反射波，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算處理模擬勘探區(qū)域地下的地質(zhì)構(gòu)造。這樣便可以精確地找到存有石油或天然氣的巖層精確位置。由于地震波法勘探收集的數(shù)據(jù)通常都以TB計(jì)，在海洋勘探過(guò)程中收集到的數(shù)據(jù)容量更是會(huì)突破PB級(jí)，要處理這些海量的數(shù)據(jù)，必須依靠高性能計(jì)算。

賴能和告訴記者，目前他所在的處理中心的運(yùn)算能力達(dá)到528萬(wàn)億次/秒，比2010年增加了近200多萬(wàn)億次/秒，其背后的原因就是數(shù)據(jù)計(jì)算量的直線增加。

“以深度偏移數(shù)據(jù)處理為例，從2008年占所有數(shù)據(jù)的7%，到2009年的14%、2010年的30%，今年更是已經(jīng)超過(guò)了60%，可見(jiàn)計(jì)算量增加了很多。再就是隨著‘逆時(shí)偏移’這樣的新算法的增加，它需要更加強(qiáng)大的計(jì)算能力做支撐。以目前處理中心計(jì)算能力而言，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！辟嚹芎驼f(shuō)。

中國(guó)石油大慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院總工程師張鐵剛也向記者表示，大慶油田在三維地震高分辨率地震勘探、大規(guī)模油藏計(jì)算等油田整體優(yōu)化的開(kāi)發(fā)和規(guī)劃方面也都在加大對(duì)高性能計(jì)算的應(yīng)用。

“未來(lái)，隨著巖性油氣藏勘探、多波多分量地震數(shù)據(jù)處理解釋、精細(xì)油藏描述、剩余油分布研究等工作的深入，大慶油田高性能計(jì)算方面的工作將不斷深入?！睆堣F鋼說(shuō)，“近兩年來(lái)，在英特爾的支持下，包括基于最新至強(qiáng)E7平臺(tái)的樣機(jī)都在我們那里進(jìn)行了測(cè)試，例如多學(xué)科協(xié)同地震解釋等測(cè)試。在這個(gè)過(guò)程中，我們獲益匪淺。隨著需要分析的區(qū)塊越來(lái)越大，數(shù)據(jù)密度也越來(lái)越高，這些數(shù)據(jù)如何來(lái)解釋、如何以此提出有價(jià)值的地質(zhì)信息，必須進(jìn)行地震解釋和地震屬性的計(jì)算以及三維可視化解釋，這都需要強(qiáng)大的高性能計(jì)算設(shè)備來(lái)支持。”

集裝箱數(shù)據(jù)中心大有作為

由于在靈活性、高密度等方面的優(yōu)勢(shì)，集裝箱數(shù)據(jù)中心越來(lái)越受到各方關(guān)注。但是往往是觀望的多、談?wù)摰亩?，真正?yīng)用的少。不過(guò)在石油物探領(lǐng)域，已經(jīng)有了第一個(gè)“吃螃蟹”的人。

來(lái)自中國(guó)石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司（下稱川慶物探）的消息，他們已經(jīng)在實(shí)際勘探工作中引入了一套IBM集裝箱式數(shù)據(jù)中心。

川慶物探湯成兵告訴記者，近幾年來(lái)，按照西南油氣分公司對(duì)油氣勘探的要求，川慶物探公司所服務(wù)的項(xiàng)目，難度越來(lái)越大、項(xiàng)目周期越來(lái)越短。為了更好地服務(wù)油氣勘探，川慶物探公司推進(jìn)了地震資料采集處理解釋一體化的工作，靠前處理解釋分中心便是一體化過(guò)程的較好體現(xiàn)。經(jīng)過(guò)兩年的分析調(diào)研，川慶物探最終采用了集裝箱式數(shù)據(jù)中心。

“這個(gè)數(shù)據(jù)中心采用20英尺鋼結(jié)構(gòu)貨柜為載體，采用高密度機(jī)房設(shè)計(jì)，包含252枚六核至強(qiáng)5650處理器的計(jì)算集群，PUE值達(dá)到了1.2，處理能力達(dá)到了3000平方公里的三維常規(guī)地震資料處理。”湯成兵介紹說(shuō)。

結(jié)合到東方物探公司的實(shí)際情況，賴能和也認(rèn)為如果性價(jià)比合適的話，集裝箱式的處理中心，對(duì)于靠前數(shù)據(jù)處理是一個(gè)很好的應(yīng)用?！斑^(guò)去有些現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算項(xiàng)目，就搬了幾臺(tái)機(jī)器在酒店里租了房子，數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)束后設(shè)備再搬回總部，實(shí)際上成本也是挺高的。對(duì)我們下一步的應(yīng)用，從環(huán)保、節(jié)能、安全上來(lái)說(shuō)，集裝箱式的處理中心還是有一定的應(yīng)用前景的。”

平衡計(jì)算 應(yīng)用為本

在東方物探，每年用在數(shù)據(jù)處理上的電費(fèi)已經(jīng)達(dá)到了2600萬(wàn)元，雖然采用了各種節(jié)能降耗的手段，每年節(jié)省200余萬(wàn)元，但是電費(fèi)高居不下，仍舊讓賴能和不敢掉以輕心。為了增加計(jì)算能力，東方物探在2011年添置了100多套GPU系統(tǒng)，但是隨之而來(lái)的噪音問(wèn)題，讓東方物探有些吃不消?！坝捎诿芏缺容^大，由GPU散熱風(fēng)扇帶來(lái)的噪音非常大，跟飛機(jī)場(chǎng)的噪音差不多?！辟嚹芎驼f(shuō)。

能耗、噪音這些問(wèn)題，已經(jīng)成為提高計(jì)算能力之外，高性能應(yīng)用必須面對(duì)的話題。英特爾公司亞太區(qū)高性能計(jì)算解決方案架構(gòu)師David Scott博士表示，石油行業(yè)用戶要讓自己的高性能計(jì)算機(jī)在處理勘探數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)揮最大效用，就必須從更高的層面考慮，構(gòu)建一個(gè)計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)格組件之間性能保持平衡、彼此配合“融洽”，具備性能、高能效、易管理的高性能計(jì)算數(shù)據(jù)中心，這樣才能獲得最高的業(yè)務(wù)執(zhí)行效率和最佳的投資回報(bào)。

在這一理念下，英特爾認(rèn)為整個(gè)數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備就相當(dāng)于一個(gè)智能的大腦，擔(dān)負(fù)計(jì)算任務(wù)的服務(wù)器就如同其專門判斷和處理信息的神經(jīng)元；存儲(chǔ)設(shè)備則是可以收納海量信息，并隨時(shí)準(zhǔn)備接受訪問(wèn)和更新的記憶細(xì)胞，而網(wǎng)絡(luò)就是連通所有這些神經(jīng)元和記憶細(xì)胞的神經(jīng)連接，惟有三者在性能和功能上盡量實(shí)現(xiàn)平衡，才能實(shí)現(xiàn)最無(wú)縫的配合，以及1+1+1>3的應(yīng)用效果。

英特爾這種從應(yīng)用出發(fā)、平衡計(jì)算的理念，也得到了石油行業(yè)用戶的回應(yīng)?！霸谝M(jìn)地震處理計(jì)算集群以后，包括引進(jìn)了用于油藏?cái)?shù)值模擬的集群以后，英特爾一直和我們一起進(jìn)行性能優(yōu)化測(cè)試，利用英特爾的性能分析工具，幫助我們優(yōu)化分析軟件系統(tǒng)，指導(dǎo)系統(tǒng)優(yōu)化配置和調(diào)整。這些都為提高我們地震處理、數(shù)模計(jì)算的能力帶來(lái)了很大的幫助和支持。”張鐵剛說(shuō)。

浪潮集團(tuán)高性能服務(wù)器產(chǎn)品部總經(jīng)理劉軍也認(rèn)為，高性能計(jì)算系統(tǒng)峰值性能已經(jīng)不是衡量高性能計(jì)算水平的根本尺度。只有高性能計(jì)算與行業(yè)應(yīng)用深入結(jié)合，充分匹配和滿足應(yīng)用計(jì)算需求，才能體現(xiàn)出高性能計(jì)算產(chǎn)品不僅“好用”，還能“用好”。劉軍介紹說(shuō)：“浪潮為服務(wù)好用戶應(yīng)用創(chuàng)新專門成立了一支應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，近年來(lái)在石油領(lǐng)域開(kāi)展了卓有成效的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和優(yōu)化工作。浪潮圍繞行業(yè)應(yīng)用需求進(jìn)行了多項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，包括國(guó)產(chǎn)32路大內(nèi)存cc-NUMA高端服務(wù)器、8路胖節(jié)點(diǎn)、PB級(jí)海量存儲(chǔ)系統(tǒng)、千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)、基于國(guó)產(chǎn)處理器的全國(guó)產(chǎn)服務(wù)器等?！?/p>

鏈接

集成眾核架構(gòu)引領(lǐng)行業(yè)走向百億億次計(jì)算時(shí)代

通用圖形處理器(GPGPU)加速的方式在高性能計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)用的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。與此同時(shí)，英特爾也在不斷加速對(duì)于高性能并行計(jì)算專用加速技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。

與其他IT廠商提供的類似產(chǎn)品或解決方案相比，英特爾集成眾核（MIC）架構(gòu)由于采用了已被業(yè)界廣泛接受和應(yīng)用的IA架構(gòu)，因此其相關(guān)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化也沿用了用戶們熟悉的編程模型和編程環(huán)境，這使得用戶可以利用英特爾軟件開(kāi)發(fā)和優(yōu)化工作的特別版本，在非常短的時(shí)間內(nèi)將其現(xiàn)有的、運(yùn)行在英特爾架構(gòu)處理器平臺(tái)上的高性能計(jì)算應(yīng)用遷移到基于MIC架構(gòu)的產(chǎn)品上運(yùn)行，并通過(guò)簡(jiǎn)單的優(yōu)化就能獲得可觀的性能提升，而這將為用戶帶來(lái)應(yīng)用性能的迅速增長(zhǎng)和既往軟件投資得以保全的雙重收益。

第4篇：高性能計(jì)算范文

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）在設(shè)計(jì)企業(yè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，有效解決了設(shè)計(jì)效率的問(wèn)題，例如利用參數(shù)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行輕松修改。而工程仿真，也叫做計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE），可以用數(shù)值方法模擬設(shè)計(jì)對(duì)象的功能特性，從而完全或部分代替物理樣機(jī)或試驗(yàn)驗(yàn)證，并引導(dǎo)更優(yōu)化的設(shè)計(jì)。對(duì)比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段，CAE可以縮短研發(fā)周期，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，積累研發(fā)知識(shí)，節(jié)約研發(fā)成本。在很多制造企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)中，CAE都承擔(dān)著大量關(guān)鍵的業(yè)務(wù)。

不過(guò)，由于工程仿真的軟件種類非常龐雜，按照專業(yè)不同，可以將其分為：結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、多體動(dòng)力學(xué)、碰撞仿真、噪聲分析等。如何將這些多樣化的CAE軟件資源統(tǒng)一管理起來(lái)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)配及監(jiān)控，已經(jīng)成為企業(yè)CAE應(yīng)用的一大難題。

目前設(shè)計(jì)行業(yè)中的航空航天、能源、冶金等大量使用到ANSYS、ABAQUS、3DMAX等軟件，但很多設(shè)計(jì)企業(yè)仍然沿用單機(jī)運(yùn)行方式，計(jì)算資源大多呈現(xiàn)分散無(wú)序的狀態(tài)，伴隨資源的發(fā)展不可避免的呈現(xiàn)出以下矛盾：硬件資源利用無(wú)序且低效；軟件資源分配缺乏合理性；資源調(diào)度與項(xiàng)目要求不匹配；數(shù)據(jù)、流程安全保障手段弱；資源請(qǐng)求方式亟需簡(jiǎn)化。

而采用高性能計(jì)算平臺(tái)則能夠很好地解決企業(yè)所遇到的這些矛盾。高性能計(jì)算平臺(tái)能夠?qū)⒏黝怌FD、動(dòng)力學(xué)、電磁、噪聲、性能等仿真應(yīng)用軟件（如NASTRAN、ANSYS、ABAQUS、FLUENT、ADAMS、STAR-CCM+、LS-DYNA等）、高性能計(jì)算硬件資源、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)資源以及對(duì)資源的管理調(diào)度，以一種WEB服務(wù)的形式提供給仿真分析人員，從而實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)的仿真軟件工具發(fā)展成為“企業(yè)云”中的在線計(jì)算資源，大幅降低高性能計(jì)算資源的利用門檻，有效提高仿真計(jì)算工作效率。

在高性能計(jì)算平臺(tái)的工作場(chǎng)景中，用戶可以從多個(gè)層面切身體驗(yàn)云計(jì)算模式的便利性與高效性：仿真分析人員不再需要進(jìn)行繁瑣的客戶端配置和操作，也不再需要關(guān)心服務(wù)器端軟硬件資源的配置、管理、維護(hù)甚至升級(jí)，只需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Internet瀏覽器，就能夠登陸平臺(tái)，方便、快捷的開(kāi)展仿真計(jì)算工作；

研發(fā)管理人員不再需要進(jìn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力的仿真研發(fā)工作報(bào)告的搜集、整理工作，經(jīng)過(guò)流程定制后的管理門戶將隨時(shí)可以自動(dòng)出具當(dāng)前項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)表、軟硬件資源使用情況；

研發(fā)機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)不再需要擔(dān)心軟硬件投入理由缺乏論證數(shù)據(jù)，也不再將企業(yè)計(jì)算中心視為永遠(yuǎn)的成本中心，管理門戶可以用翔實(shí)的數(shù)據(jù)、直觀的圖表闡明計(jì)算中心的價(jià)值所在，并可以詳細(xì)預(yù)測(cè)后期軟硬件資源的投資需求及短板。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著工程仿真技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)中的廣泛應(yīng)用、CAD-2-Mesh方式的流行、非線性技術(shù)的普及、多物理場(chǎng)耦合仿真以及多學(xué)科優(yōu)化等技術(shù)的推廣，高性能計(jì)算將成為企業(yè)研發(fā)的重要技術(shù)手段。

不過(guò)，當(dāng)企業(yè)在設(shè)計(jì)CAE高性能計(jì)算整體解決方案時(shí)，要充分考慮需求，比如資金預(yù)算、問(wèn)題類型、分析規(guī)模、用戶數(shù)量、軟件License個(gè)數(shù)等，以此來(lái)確定最終的硬件選型。特別是在軟件選擇方面，應(yīng)能滿足以下應(yīng)用：

1、可以集成數(shù)值仿真軟件并進(jìn)行調(diào)用接口封裝工作，將其從固定化軟件工具轉(zhuǎn)變成實(shí)時(shí)在線的仿真計(jì)算服務(wù)資源，方便即需即用；

2、封裝所有的HPC操作指令等復(fù)雜操作，普通計(jì)算用戶無(wú)需參加任何培訓(xùn)即可使用，同時(shí)可以了解自己的資源利用權(quán)限；

3、需要智能化監(jiān)控軟件License資源并實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，在保證科學(xué)分配計(jì)算資源的同時(shí)可以提供詳細(xì)的License利用情況分析報(bào)表，進(jìn)一步揭示計(jì)算資源瓶頸；

第5篇：高性能計(jì)算范文

關(guān)鍵詞：CAE 高性能 計(jì)算平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP338 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0227-01

1 CAE高性能計(jì)算平臺(tái)的需求和挑戰(zhàn)

計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE，Computer Aided Engineering）是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題的一種近似數(shù)值分析方法。CAE從60年代初在工程上開(kāi)始應(yīng)用到今天，現(xiàn)已成為工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析中（如航空、航天、機(jī)械、土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域）必不可少的數(shù)值計(jì)算工具，同時(shí)也是分析連續(xù)介質(zhì)力學(xué)各類問(wèn)題的一種重要手段。

2 CAE的主要步驟

CAE 應(yīng)用程序基本可以分成兩大類，一類是共享內(nèi)存應(yīng)用程序，一類是分布式內(nèi)存應(yīng)用程序。其主要有三個(gè)步驟，第一步是建模亦即前處理，通常在工作站上進(jìn)行；第二步是求解過(guò)程，這是至關(guān)重要的一步，需要占用大量的CPU、內(nèi)存資源以及存儲(chǔ)空間，通常是在高性能計(jì)算機(jī)上完成。這個(gè)過(guò)程涉及到的軟件有Fluent、Ansys、Nastran、Ls-Dyna等；第三步是后處理過(guò)程，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理分析，通常也是在工作站上完成。CAE計(jì)算的核心內(nèi)容是高性能計(jì)算。為了使高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠更好的滿足CAE應(yīng)用軟件的需求，需要對(duì)主流CAE軟件進(jìn)行深入分析。

3 CAE高性能的主要解決方案

通過(guò)對(duì)CAE軟件的分析我們可以了解到，對(duì)于大部分CAE應(yīng)用，對(duì)于節(jié)點(diǎn)間并行MPI支持非常好，適合在雙路計(jì)算節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，做通用計(jì)算，而部分CAE軟件對(duì)內(nèi)存的需求比較高，則適合在胖節(jié)點(diǎn)上用OpenMP方式來(lái)計(jì)算，因此我們推薦大內(nèi)存的四路或者八路服務(wù)器作為集群胖節(jié)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)于CAE應(yīng)用性能的專業(yè)化分析和匯總，提供針對(duì)化的解決方案。在高性能應(yīng)用集群主要解決CAE軟件應(yīng)用中的一下幾個(gè)主要問(wèn)題。

3.1 工作站解決方案

主要用于前后處理方面的工作，用于網(wǎng)格劃分和可視化顯示。由于對(duì)于服務(wù)器顯示和處理能力的要求都比較高，因此我們推薦使用帶有專業(yè)級(jí)顯卡的工作站配置。

3.2 計(jì)算節(jié)點(diǎn)解決方案

顯示算法和隱式算法對(duì)計(jì)算能力的需求不用，方案配置了雙路節(jié)點(diǎn)，適合于分布式內(nèi)存的顯示計(jì)算和流體軟件CFD的計(jì)算，配置了多路胖節(jié)點(diǎn)適合于共享內(nèi)存的隱式計(jì)算。不同架構(gòu)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)針對(duì)化專業(yè)化的解決方案。

3.3 網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題解決方案

在大型CAE軟件應(yīng)用中，并行化對(duì)于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和帶寬的要求很高，因此要根據(jù)需求配置了以太網(wǎng)交換環(huán)境或者更快的40Gb的Infiniband網(wǎng)絡(luò)，滿足所有節(jié)點(diǎn)無(wú)阻塞的計(jì)算交換需求，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)低。

3.4 存儲(chǔ)帶寬問(wèn)題的解決方案

部分CAE軟件在計(jì)算過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量臨時(shí)文件，一個(gè)優(yōu)秀的存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠滿足軟件對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。浪潮不僅可以提供了專業(yè)級(jí)的直連存儲(chǔ)，更有8Gb接口的光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)專有的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建Lustre并行文件系統(tǒng)，接入以太網(wǎng)，甚至40GB的Infiniband網(wǎng)絡(luò)，不至于出現(xiàn)CPU等待數(shù)據(jù)計(jì)算的情況，大大提高了計(jì)算效率。

4 解決方案的注意事項(xiàng)

4.1 計(jì)算系統(tǒng)緊密結(jié)合客戶應(yīng)用

在高性能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分考慮CAE客戶典型應(yīng)用，針對(duì)客戶應(yīng)用定制化開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。針對(duì)隱式有限元分析應(yīng)用浪潮配置胖節(jié)點(diǎn)，可選八路胖節(jié)點(diǎn)；針對(duì)流體類應(yīng)用配置雙路主流計(jì)算節(jié)點(diǎn)，針對(duì)前后處理可選圖形工作站，塔式、機(jī)架可選；存儲(chǔ)方面可提供NAS存儲(chǔ)、光纖存儲(chǔ)、IB SAN存儲(chǔ)等方案，對(duì)于IO帶寬需求特別高的場(chǎng)合，可以配置性能較好、兼容性較高的并行文件系統(tǒng)。

4.2 完善互聯(lián)系統(tǒng)

管理網(wǎng)絡(luò)采用萬(wàn)兆為主干的千兆線速網(wǎng)絡(luò)，可開(kāi)辟對(duì)教育網(wǎng)/公網(wǎng)的獨(dú)立IP，實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)用戶登錄使用集群；IPMI網(wǎng)絡(luò)采用非線速千兆交換機(jī)，互聯(lián)所有節(jié)點(diǎn)，管理員通過(guò)辦公用機(jī)可實(shí)現(xiàn)集群的帶外管理；KVM本地監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過(guò)鏈方式，最多實(shí)現(xiàn)960臺(tái)計(jì)算機(jī)的KVM監(jiān)管；計(jì)算網(wǎng)絡(luò)采用IB網(wǎng)絡(luò)全線速互聯(lián)，帶寬達(dá)到56Gb/s，延時(shí)1微秒內(nèi)，充分保證計(jì)算中間數(shù)據(jù)交互。

4.3 確保調(diào)度系統(tǒng)先進(jìn)高效

集群管理軟件要通過(guò)瀏覽器（IE，firefox等）進(jìn)行操作，全面實(shí)現(xiàn)集群的監(jiān)控、管理、報(bào)警的軟件，用戶通過(guò)ClusterEngine圖形界面提交自己的科學(xué)計(jì)算任務(wù)，ClusterEngine會(huì)根據(jù)集群中的資源使用情況和作業(yè)的資源要求數(shù)量來(lái)合理的調(diào)度用戶提交的作業(yè)，從而達(dá)到提高資源利用率和作業(yè)的執(zhí)行效率的作用。ClusterEngine還可以為集群管理員統(tǒng)計(jì)作業(yè)的資源消耗情況和用戶的資源使用情況，并生成報(bào)表，為集群管理員優(yōu)化系統(tǒng)提供依據(jù)。

4.4 確保集群系統(tǒng)綠色節(jié)能

所有節(jié)點(diǎn)盡量采用80PLUS高效電源，提高電源轉(zhuǎn)換效率，降低用戶運(yùn)維成本。結(jié)合Cluster Engine節(jié)能組件，可以自動(dòng)將空閑資源設(shè)置為待機(jī)或者關(guān)機(jī)狀態(tài)，整體節(jié)能至少會(huì)降低20%。

5 結(jié)語(yǔ)

自二十世紀(jì)六十年代以來(lái)CAE技術(shù)得到飛速發(fā)展，其原動(dòng)力是不斷增長(zhǎng)的工業(yè)需求，這其中航天航空、能源動(dòng)力等領(lǐng)域是其發(fā)展的強(qiáng)大的推動(dòng)力。如大型復(fù)雜飛行器結(jié)構(gòu)的流-固耦合計(jì)算，涉及計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算燃燒學(xué)、計(jì)算傳熱學(xué)、計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科，目前CAE已成為航空、航天、能源動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的研究手段。CAE高性能計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有核心的基礎(chǔ)技術(shù)支撐作用。

參考文獻(xiàn)

第6篇：高性能計(jì)算范文

中國(guó)超算的發(fā)展速度贏得了世界的關(guān)注，國(guó)際超算權(quán)威專家、TOP500的發(fā)起人之一Hans Werner Meuer 博士用“big shocker”極具震撼力來(lái)形容中國(guó)超算的發(fā)展。

就在近日，國(guó)際TOP500組織在德國(guó)舉行的2015年國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)最新榜單，中國(guó)“天河二號(hào)”以每秒33.86千萬(wàn)億次的浮點(diǎn)運(yùn)算速度第五次蟬聯(lián)冠軍。

談到超級(jí)計(jì)算機(jī)，相信大家都太陌生，它能夠提供超高的性能，其一般主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、工程模擬、動(dòng)漫渲染等領(lǐng)域，這些應(yīng)用大多屬于計(jì)算密集型的應(yīng)用。而云計(jì)算則是在近兩年隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的新興計(jì)算，其依靠著靈活的擴(kuò)展能力主要應(yīng)用于社交網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)IT建設(shè)和信息化等數(shù)據(jù)密集型、I/O密集型領(lǐng)域。

在橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)研究設(shè)施SNS（散裂中子源），它構(gòu)建于2006年，曾引爆過(guò)世界上最強(qiáng)的材料中子束，幫助物理學(xué)家和化學(xué)家了解材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如何形成的。

SNS產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，它們需要被徹底分析。而科學(xué)家們相信，他們可以利用深度學(xué)習(xí)算法快速識(shí)別數(shù)據(jù)類型，并提升分析能力。識(shí)別數(shù)據(jù)類型是深度學(xué)習(xí)的專長(zhǎng)。

但問(wèn)題是，對(duì)于科學(xué)模擬來(lái)說(shuō)，每次產(chǎn)生700TB數(shù)據(jù)似乎太正常不過(guò)了，不過(guò)這比美國(guó)國(guó)會(huì)圖書館所有信息加起來(lái)的量還要大。

應(yīng)用方面，高性能計(jì)算機(jī)可稱得上是行業(yè)應(yīng)用的強(qiáng)力助手。中石油川慶鉆探地球物理研究所計(jì)算所所長(zhǎng)鄧亞力在接受本站記者采訪時(shí)表示：作為新一代的數(shù)據(jù)中心，在石油勘探應(yīng)用方面最受關(guān)注的重點(diǎn)依然是性能。此次中石油部署的PMDC集裝箱數(shù)據(jù)中心也表現(xiàn)優(yōu)異。其采用了標(biāo)準(zhǔn)的20英尺集裝箱，借助現(xiàn)代化物流可快速部署至全球任何地區(qū)。同時(shí)，采用高密度設(shè)計(jì)，使PMDC的占地面積很小，僅相當(dāng)于同等性能數(shù)據(jù)中心占地面積的1/4。

據(jù)華大基因高性能計(jì)算研發(fā)主管王丙強(qiáng)博士介紹，GPU多流處理器架構(gòu)以及超高的顯存位寬和頻率能夠帶來(lái)巨大的性能提升，在基因研究方面普遍可以帶來(lái)10～20倍左右性能提升，如果說(shuō)DNA上有一個(gè)點(diǎn)發(fā)生的基因突變，僅計(jì)算那一部分大概就可以提升70多倍。

原來(lái)在華大基因自己高性能計(jì)算平臺(tái)上做，大概要好幾年才能算完，后來(lái)轉(zhuǎn)移到到天河一號(hào)A上去，用超級(jí)計(jì)算機(jī)加上NVIDIA Tesla GPU加速，只要5個(gè)多小時(shí)就能完成。

第7篇：高性能計(jì)算范文

[關(guān)鍵詞]高性能計(jì)算中心 辦公自動(dòng)化 B/S 新聞管理

[中圖分類號(hào)]TP311.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1009-5349（2013）07-0018-02

引言

隨著芯片的不斷發(fā)展和多核與眾核計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，高性能計(jì)算模型無(wú)論在硬件還是軟件上都得到了迅速的發(fā)展。應(yīng)用高性能計(jì)算系統(tǒng)輔助科研與教學(xué)如今已成為國(guó)內(nèi)各大知名院校的共識(shí)，高校高性能計(jì)算中心為學(xué)校學(xué)科建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐條件，為科技創(chuàng)新和重大工程應(yīng)用提供服務(wù)，滿足高校多學(xué)科領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苡?jì)算的需求，有利于高校未來(lái)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的提升。[1]針對(duì)高校高性能計(jì)算中心的服務(wù)對(duì)象與工作需求的不同，設(shè)計(jì)集新聞與管理、用戶信息錄入與上機(jī)申請(qǐng)?zhí)峤?、資源下載等功能于一體的OA系統(tǒng)成為迫切要求。與傳統(tǒng)單一的具備新聞功能的OA系統(tǒng)不同，高校高性能計(jì)算中心OA系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)用戶的使用需求，為用戶上機(jī)申請(qǐng)?zhí)峁┚€上提交支持。本系統(tǒng)采用Tomcat+JSP+MySQL框架、B/S體系結(jié)構(gòu)，增加了中心協(xié)同辦公的能力，從而大幅提高了工作效率。

一、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server）即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在B/S體系結(jié)構(gòu)中，用戶通過(guò)瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行分析處理，將用戶所需信息返回給瀏覽器。[2]該結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)在服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)與維護(hù)，客戶端通過(guò)瀏覽器即可訪問(wèn)web應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，簡(jiǎn)化了客戶端電腦負(fù)荷，降低了用戶的總體成本。[3]B/S三層結(jié)構(gòu)分別為：表示層、功能層和數(shù)據(jù)層如圖1所示。

（一）表示層

表示層負(fù)責(zé)從web瀏覽器向網(wǎng)絡(luò)中某一服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求、接收服務(wù)器端返回的信息結(jié)果并把它顯示在瀏覽器上，同時(shí)負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)驗(yàn)證和格式化等功能。

本系統(tǒng)中表示層由JSP頁(yè)面組成，包括登陸界面及前臺(tái)簡(jiǎn)單的防SQL注入、上機(jī)申請(qǐng)信息錄入和新聞列表與新聞內(nèi)容動(dòng)態(tài)頁(yè)面的顯示等功能。使用css樣式表進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)風(fēng)格設(shè)計(jì)。

（二）功能層

功能層封裝了實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯，是整個(gè)web應(yīng)用系統(tǒng)的核心[4]，實(shí)現(xiàn)表示層與數(shù)據(jù)層間的數(shù)據(jù)通信，包括事務(wù)處理、權(quán)限處理等操作。

系統(tǒng)的功能層主要進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證、流向、事務(wù)、權(quán)限等，將數(shù)據(jù)層取出的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，用于在系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊間傳輸，而不直接操作數(shù)據(jù)源。

（三）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層為功能層提供與數(shù)據(jù)源交互的最小操作方式，可以理解為數(shù)據(jù)層就是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的讀寫、存取和管理等工作以及訪問(wèn)數(shù)據(jù)的安全性、完整性和一致性，功能層完全依賴數(shù)據(jù)層所提供的服務(wù)。

二、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

考慮到JSP較高的運(yùn)行效率與安全性，以及對(duì)Java的強(qiáng)大支持，本系統(tǒng)采用JSP作為網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。而Tomcat是一個(gè)免費(fèi)開(kāi)源的輕量級(jí)web應(yīng)用服務(wù)器，其對(duì)JSP和Servlet的強(qiáng)大支持以及穩(wěn)定的性能成為本系統(tǒng)部署的首選。而MySQL在網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中的廣泛應(yīng)用和開(kāi)放源碼顯著降低了本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本?；谶@些工具的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用Tomcat+JSP+MySQL框架[5-6]、B/S體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的主要技術(shù)如下：

JSP（Java Server Page）技術(shù)是一種類似于ASP的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鑒于JSP[7]開(kāi)發(fā)web應(yīng)用的跨平臺(tái)性，適用于中心基于Linux操作系統(tǒng)下的web開(kāi)發(fā)。JSP頁(yè)面中可插入Java代碼以封裝產(chǎn)生動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的處理邏輯，也可在servlet中實(shí)現(xiàn)操作數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)頁(yè)重定向的功能。JSP將網(wǎng)頁(yè)邏輯與顯示分開(kāi)設(shè)計(jì)，也就是將表示邏輯從Servlet中分離出來(lái)。

JavaScript是通常用來(lái)在客戶端給網(wǎng)頁(yè)添加動(dòng)態(tài)功能的腳本語(yǔ)言，[8]其用以響應(yīng)用戶的各種操作，進(jìn)行簡(jiǎn)單的輸入驗(yàn)證。同時(shí)，JavaScript又是面向?qū)ο蠛褪录?qū)動(dòng)的。面向?qū)ο蟊ＷC了程序的直觀化、模塊化和可重用性。絕大部分事件是由用戶的動(dòng)作引發(fā)的，如點(diǎn)擊鼠標(biāo)或鼠標(biāo)指針移動(dòng)等。JavaScript[9]不需要在服務(wù)器端運(yùn)行，只需在客戶端的瀏覽器上就可執(zhí)行，顯然減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，但弱點(diǎn)是安全性較差。單純?cè)谇芭_(tái)使用JavaScript進(jìn)行輸入驗(yàn)證并不能完全保證系統(tǒng)安全，因?yàn)閻阂夤艨赡芾@過(guò)前臺(tái)過(guò)濾直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行注入，所以系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取前應(yīng)該在后臺(tái)同樣進(jìn)行安全性檢查。

CSS（Cascading Style Sheet級(jí)聯(lián)樣式表），顧名思義是用來(lái)定義網(wǎng)站外觀風(fēng)格的。常見(jiàn)的樣式表使用方式有三種：網(wǎng)頁(yè)鏈接外部css文件、網(wǎng)頁(yè)嵌入css和網(wǎng)頁(yè)元素內(nèi)嵌css。外部樣式表使用方式可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一多個(gè)網(wǎng)頁(yè)風(fēng)格的效果，在樣式表中進(jìn)行更改便會(huì)反映到所有鏈接該樣式表的網(wǎng)頁(yè)上[10]，嵌入和內(nèi)嵌樣式表又可以實(shí)現(xiàn)不同頁(yè)面的風(fēng)格化。DIV+CSS的網(wǎng)頁(yè)布局[11]方法可以實(shí)現(xiàn)分離的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容與表現(xiàn)設(shè)計(jì)，與table表格定位技術(shù)相比，頁(yè)面代碼更加精簡(jiǎn)，從而提升了瀏覽訪問(wèn)速度和用戶體驗(yàn)。

正則表達(dá)式是指對(duì)符合某個(gè)句法規(guī)則的字符串進(jìn)行描述或匹配的邏輯公式。[12]正則表達(dá)式雖然比較晦澀，但其表達(dá)靈活，邏輯簡(jiǎn)短，可以用極簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，因此，在字符串處理中得到了廣泛的應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，我們經(jīng)常用正則表達(dá)式對(duì)字符串進(jìn)行過(guò)濾，也可從字符串中獲得想要的特定部分。

SmartUpload[13]是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)文件上傳和下載的免費(fèi)組件。使用SmartUpload使文件的上傳下載及刪除變得簡(jiǎn)單易行，并能獲得上傳文件的全部信息，方便對(duì)文件進(jìn)行處理和下載。

數(shù)據(jù)庫(kù)連接池是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)連接管理以提高應(yīng)用程序的安全和性能而提出的。數(shù)據(jù)庫(kù)連接池負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)連接的分配、管理和釋放，可以明顯提高操作數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。[14]同時(shí)，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取、更新等操作中，使用PreparedStatement接口來(lái)代替Statement，不但增強(qiáng)了代碼的可讀性和可維護(hù)性，而且提高了操作數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，有效地防止了SQL注入。

三、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

結(jié)合高性能計(jì)算中心[15]的工作需求，系統(tǒng)主要有四大功能模塊，分別為后臺(tái)新聞管理模塊、用戶上機(jī)申請(qǐng)模塊、用戶登陸模塊和資源下載模塊，具備了新聞采集、整理和以及用戶上機(jī)申請(qǐng)信息錄入等中心辦公自動(dòng)化要求的功能，如圖2所示。

（一）后臺(tái)新聞管理模塊

該模塊包括新聞列表、搜索與動(dòng)態(tài)顯示，以及新聞添加、修改編輯和刪除等功能。其中新聞添加時(shí)可設(shè)定標(biāo)題和內(nèi)容，通過(guò)SmartUpload組件實(shí)現(xiàn)圖片和附件文件的上傳，添加前可進(jìn)行預(yù)覽和修改，為保證系統(tǒng)安全新聞后臺(tái)模塊使用RBAC（基于角色的訪問(wèn)控制）模型[16]進(jìn)權(quán)限控制。

（二）用戶上機(jī)申請(qǐng)模塊

有使用中心資源需求的用戶可在此進(jìn)行信息錄入，完成“XX高性能計(jì)算中心上機(jī)申請(qǐng)表”的填寫、修改、確認(rèn)和提交。防止SQL注入，信息錄入和提交時(shí)分別在前臺(tái)和后臺(tái)使用正則表達(dá)式對(duì)輸入信息進(jìn)行過(guò)濾。

（三）用戶登陸模塊

用戶提交上機(jī)申請(qǐng)后可以使用注冊(cè)時(shí)的賬戶ID和密碼進(jìn)行登陸，登陸后可查詢用戶信息、修改登陸密碼和打印上機(jī)申請(qǐng)表。輸入信息和登陸時(shí)同樣分別在前臺(tái)與后臺(tái)采取防SQL注入措施，同時(shí)使用session保持用戶進(jìn)行“對(duì)話”的狀態(tài)信息。

（四）資源下載模塊

提供報(bào)銷單填寫模板、用戶使用手冊(cè)和相關(guān)工具軟件等資源下載功能。將資源存于Tomcat中的webapps的相應(yīng)目錄下，使用超鏈接進(jìn)行下載。

四、結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合高校高性能計(jì)算中心的服務(wù)對(duì)象與工作需求，闡述了高校高性能計(jì)算中心OA系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)工具及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。系統(tǒng)集新聞與管理、用戶信息錄入與上機(jī)申請(qǐng)?zhí)峤?、資源下載等功能于一體，簡(jiǎn)化了用戶的申請(qǐng)流程，大大提高了中心的辦公效率。后續(xù)的研究工作主要集中在集群日志信息的提取與挖掘、集群監(jiān)測(cè)和故障信息統(tǒng)計(jì)與成像功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

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第8篇：高性能計(jì)算范文

[關(guān)鍵詞]高性能計(jì)算；數(shù)據(jù)處理能力；石油勘探；云計(jì)算技術(shù)

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.055

1 高性能計(jì)算在石油勘探開(kāi)發(fā)方面的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 國(guó)外的發(fā)展趨勢(shì)

目前，高性能計(jì)算機(jī)的性能的速度每年都在快速增長(zhǎng)，使其不斷向前發(fā)展，其應(yīng)用由主攻科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算領(lǐng)域，延伸到網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)和商業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

為了提高性能，降低系統(tǒng)功耗，減少占地空間和解決編程和管理較麻煩等問(wèn)題，高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)在發(fā)展的同時(shí)不斷融入許多新的內(nèi)容。例如，美國(guó)，日本和其他國(guó)家試圖運(yùn)用科學(xué)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展結(jié)合在一起提供一種新的方法，以此開(kāi)出一條高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展道路。同時(shí)，基于網(wǎng)格技術(shù)和以商業(yè)節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)的高性能計(jì)算系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，其系統(tǒng)的性價(jià)比高，研制速度快，美國(guó)和歐洲的許多國(guó)家紛紛在這類高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研發(fā)上投巨資。為了進(jìn)一步提高高性能計(jì)算機(jī)的綜合能力，美國(guó)正在研究采用包括超導(dǎo)、光互聯(lián)和超大規(guī)模集成電路等多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)和工藝。此外，基于量子運(yùn)算的超高性能計(jì)算機(jī)的研究，目前正處于理論階段。

1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的需求：將集群技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)了高性能計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的快速發(fā)展，同時(shí)集成化的集群技術(shù)，又拓寬了高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍。堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化與集成化特性和不斷創(chuàng)新技術(shù)，高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用前景會(huì)越來(lái)越繁榮。

（2）集群式高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展：集群體系結(jié)構(gòu)的高性能計(jì)算機(jī)，指用標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將高性能部件連接起來(lái)而形成的。科學(xué)計(jì)算、事務(wù)處理和信息服務(wù)應(yīng)用等工作都可以在這個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行。其優(yōu)勢(shì)在于它性價(jià)比很高并且具有較高的可靠性和可擴(kuò)展性，低成本和易維護(hù)等。隨著計(jì)算機(jī)性能的迅速提升和價(jià)格的進(jìn)一步下降，集群式高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用呈現(xiàn)出了蓬勃景象。

（3）網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用：伴隨著高性能計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，是針對(duì)復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算的一種全新的計(jì)算模式。它主要是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把許多分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，形成巨大的高性能計(jì)算機(jī)。該技術(shù)，在石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮了很大作用，成效令人矚目。網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的推廣和應(yīng)用，定會(huì)使石油工業(yè)的未來(lái)更加繁榮。

2 高性能計(jì)算在石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在石油工程中，數(shù)據(jù)的處理不容忽視，一點(diǎn)誤差就會(huì)帶來(lái)很大的損失，這就要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有非常高的計(jì)算能力，尤其在石油勘探中。石油勘探開(kāi)發(fā)是石油工程的重要組成部分，將在石油的勘探開(kāi)發(fā)中采收集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷油儲(chǔ)的分布情況。一般是先根據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出數(shù)據(jù)場(chǎng)的等值線，再交由專業(yè)人員分析油的分布，有多少油，可想而知這樣的處理方式必會(huì)受到限制。另外等值線是二維的，不能形成三維立體的畫面，結(jié)果浪費(fèi)大量的信息的同時(shí)又沒(méi)有得到我們所期望的結(jié)果。如果利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和可視化技術(shù)，就可以從這些龐大的地震勘探數(shù)據(jù)中構(gòu)造出三維實(shí)體，顯示參數(shù)，直觀地再現(xiàn)油藏的地質(zhì)構(gòu)造以及油藏參數(shù)在石油開(kāi)發(fā)過(guò)程中的變化，給專業(yè)人員準(zhǔn)確分析和解釋原始數(shù)據(jù)提供了巨大幫助。這樣的分析將更加準(zhǔn)確，定位更加科學(xué)，降低石油勘探開(kāi)發(fā)的成本。因此，為了取得勘探的最佳效益，使用高性能計(jì)算處理這些海量數(shù)據(jù)成為必然，這也成為高性能計(jì)算在石油勘探領(lǐng)域高需求的主因。

目前，在石油勘探中從采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、油氣藏描述到開(kāi)發(fā)、鉆井乃至管理整個(gè)油田生命周期和對(duì)生命周期的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，全都靠計(jì)算機(jī)完成。高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，隨著科技的發(fā)展，不僅應(yīng)用在石油化工領(lǐng)域，在氣象預(yù)報(bào)、核能模擬和生物工程等領(lǐng)域都得到應(yīng)用，取得了顯著的成績(jī)。尤其在石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用占據(jù)了不可或缺的地位，在許多方面象征著高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平。

3 高性能計(jì)算面臨的問(wèn)題

面對(duì)石油勘探行業(yè)的特殊性和復(fù)雜性，高性能計(jì)算如何滿足越來(lái)越高要求的數(shù)據(jù)處理能力成為首要任務(wù)。但是目前在計(jì)算性能、系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行成本等方面使得高性能HPC集群計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)面臨著許多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在三大方面：

一是CPU處理器性能無(wú)法滿足對(duì)計(jì)算能力的需求；

二是石油勘探高速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)擴(kuò)容越來(lái)越不匹配；

三是能耗制約越來(lái)越嚴(yán)重，高性能計(jì)算機(jī)體積大、耗電多以及對(duì)計(jì)算機(jī)房空間、空調(diào)、電量需求大。

總的說(shuō)來(lái)，就是傳統(tǒng)的高性能計(jì)算方法已無(wú)法滿足目前石油勘探行業(yè)對(duì)計(jì)算能力越來(lái)越高的要求和對(duì)數(shù)據(jù)處理的大需求，更無(wú)法滿足石油勘探發(fā)展與應(yīng)用的需要，這必然導(dǎo)致其會(huì)成為制約石油勘探發(fā)展的因素。面對(duì)這些嚴(yán)峻迫切的問(wèn)題，如何盡快找到滿足高性能計(jì)算需求的方法成為石油勘探行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

4 云計(jì)算破局石油勘探高性能計(jì)算需求

從目前的形式來(lái)看，實(shí)現(xiàn)靈活的可伸縮性成為解決石油勘探行業(yè)面臨的三大困境的唯一解決之道。也就是要構(gòu)建滿足石油勘探高性能需求系統(tǒng)的幾大重要點(diǎn)：一是使高性能計(jì)算機(jī)具有可拓展可伸縮性的計(jì)算能力；二是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相當(dāng)大的存儲(chǔ)容量的負(fù)載和存儲(chǔ)容量的可伸縮性；三是能夠?qū)τ?jì)算能力和資源進(jìn)行更好的管理。因此，許多業(yè)內(nèi)人士將打破石油勘探高性能計(jì)算需求局面的希望投向了云計(jì)算。

其實(shí)，對(duì)高性能計(jì)算而言，云計(jì)算這個(gè)概念并不陌生。例如存在一種早期的云計(jì)算模式，它把昂貴的計(jì)算資源集中部署和集群應(yīng)用，這就是已經(jīng)發(fā)展近30年的超級(jí)計(jì)算中心。但這種高計(jì)算服務(wù)不同于當(dāng)前所談?wù)摰脑朴?jì)算。目前的云計(jì)算是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，這些技術(shù)包括分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等。其目的是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)把一些較低成本的計(jì)算實(shí)體整合起來(lái)，打造一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的系統(tǒng)。如果有效的管理和調(diào)度這些用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源，建立一個(gè)計(jì)算資源池以服務(wù)用戶，成為云計(jì)算的核心思想。

第9篇：高性能計(jì)算范文

[關(guān)鍵詞]協(xié)同研究 遠(yuǎn)程訪問(wèn) PLATFORM 一體化應(yīng)用平臺(tái) 自助式智能集群部署

中圖分陳類號(hào)：TP393.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）34-0217-01

1 問(wèn)題的提出

大港油田信息中心當(dāng)前對(duì)于計(jì)算資源的使用與管理，采用傳統(tǒng)的集群式管理方案，這種資源固定分配的方式雖然能夠?yàn)橄鄳?yīng)部門分配適用的資源，但是對(duì)于部門間需求的改變以及資源的按需調(diào)整無(wú)法提供一個(gè)靈活的、便捷的方法。無(wú)形中增加了資源管理部門的工作量以及工作難度，同時(shí)也無(wú)法將現(xiàn)有計(jì)算資源的利用充分的發(fā)揮出來(lái)。其次，信息中心所管理的數(shù)模、建模等應(yīng)用軟件，希望能夠以桌面云的方式為用戶提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)接口，并且按需來(lái)自動(dòng)分配登陸，改變傳統(tǒng)的手動(dòng)建立VNC登陸服務(wù)。

針對(duì)于此類問(wèn)題，為大港油田信息中心建立一套完整的云管理平臺(tái)，在此基礎(chǔ)之上再根據(jù)信息中心針對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用動(dòng)態(tài)建立高性能計(jì)算集群、數(shù)模、建模機(jī)群，將能在很大程度上解決上述問(wèn)題，建立起適用于大港油田的、技術(shù)領(lǐng)先的高性能綜合管理平臺(tái)。

2 研究云平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

大港油田經(jīng)過(guò)十多年的信息化建設(shè)，在勘探開(kāi)發(fā)信息系統(tǒng)建設(shè)方面取得了一定的成績(jī)，緊緊圍繞“為油田主營(yíng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供強(qiáng)有力信息技術(shù)支撐”這一核心主題，大力推進(jìn)信息化基礎(chǔ)建設(shè)?，F(xiàn)已擁有了大中型計(jì)算機(jī)服務(wù)器，如針對(duì)勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)研究，配置了64臺(tái)高性能刀片服務(wù)器，其中48臺(tái)支持常規(guī)解釋和數(shù)值模擬應(yīng)用，16臺(tái)圖形刀片服務(wù)器支Geoprobe、Petrel等三維解釋類軟件應(yīng)用，存儲(chǔ)容量達(dá)到了130TB，整個(gè)高性能計(jì)算環(huán)境達(dá)到了128個(gè)CPU，1024核心數(shù)，內(nèi)存總量達(dá)到8TB，同時(shí)支持200個(gè)以上的用戶開(kāi)展勘探開(kāi)發(fā)研究工作。在此基礎(chǔ)上，部署了如OpenWorks、Geoframe地震解釋系統(tǒng)、Petrel/SKUA/RMS/Direct地質(zhì)建模系統(tǒng)、Eclips數(shù)字模擬系統(tǒng)、ComPass以及Assetview鉆井工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)等應(yīng)用軟件，并通過(guò)高性能PCM-AE云管理平臺(tái)和獨(dú)立仿真等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施及專業(yè)應(yīng)用的集中部署、應(yīng)用和管理，初步形成了當(dāng)前大港油田的勘探開(kāi)發(fā)研究環(huán)境格局。

3 研究云平臺(tái)構(gòu)架方案

針對(duì)于大港油田的云管理平臺(tái)建設(shè)，以全面整合信息中心現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，并為日后新硬件環(huán)境的方便擴(kuò)容為前提，IBM Platform Computing 所推出的云平臺(tái)管理軟件 PCMAE 將為大港油田信息中心提供整體的云平臺(tái)基礎(chǔ)框架。PCMAE 是一個(gè)面向高性能計(jì)算的云管理平臺(tái)，可以整合數(shù)據(jù)中心的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，為IT資源的統(tǒng)一整合、管理與分配提供有力的技術(shù)支持；同時(shí)，提供了最終用戶直接請(qǐng)求資源的自助服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)豐富的策略為用戶匹配和供給資源，帶給最終客戶靈活便捷的云資源申請(qǐng)和使用模式。另外，在虛擬化軟件之上提供它們所不具備的虛擬機(jī)靈活定制與整體管理功能，對(duì)虛擬機(jī)集群及上層 HPC 集群進(jìn)行統(tǒng)一的自動(dòng)部署、監(jiān)控和資源調(diào)度，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用與服務(wù)的最快交付。

4 平臺(tái)展示

4.1 協(xié)同研究云環(huán)境全面建成，并投入應(yīng)用

云計(jì)算的核心是多用戶、自動(dòng)化管控、彈性計(jì)算，信息中心通過(guò)部署Platform云計(jì)算管理平臺(tái)，極大簡(jiǎn)化研究云環(huán)境管理，實(shí)現(xiàn)集群快速部署與調(diào)整、資源統(tǒng)一管理和自動(dòng)調(diào)度，是中石油第一個(gè)全面云化的研究環(huán)境。在云平臺(tái)基礎(chǔ)上，建立兩套高性能計(jì)算集群、遠(yuǎn)程可視化、自助式服務(wù)。與現(xiàn)有數(shù)模建模等應(yīng)用軟件進(jìn)行集成。

通過(guò)云管理平臺(tái)的應(yīng)用，信息中心可以做到將整個(gè)計(jì)算資源放置到云端，快捷的部署物理機(jī)操作系統(tǒng)，以及快速創(chuàng)建虛擬機(jī)并且加入到高性能計(jì)算平臺(tái)，使得原來(lái)需要數(shù)周的工作量簡(jiǎn)化到一個(gè)小時(shí)以內(nèi)。

4.2 主流勘探開(kāi)發(fā)研究軟件的集中管理使用

取代了以往分散式的管理方法，將主流研究軟件全部集中在了云管理平臺(tái)之中，用戶通過(guò)登錄統(tǒng)一門戶頁(yè)面，選擇需要使用的專業(yè)應(yīng)用軟件。高性能調(diào)度平臺(tái)會(huì)在云端資源中分配出最適合的計(jì)算節(jié)點(diǎn)供用戶使用。

在原有軟件的基礎(chǔ)之上，新部署了OpenWorks 5000.8，Geofrme 4.5兩套地震解釋環(huán)境以及Petrel 2013建模系統(tǒng)、Eclipse2013數(shù)值模擬系統(tǒng)、隨鉆分析、鉆井設(shè)計(jì)，軟件種類超過(guò)10種，并在不斷擴(kuò)展之中。

4.3統(tǒng)一的作業(yè)管理

當(dāng)用戶提交計(jì)算作業(yè)后，用戶隨時(shí)可以在門戶頁(yè)面上看到作業(yè)的運(yùn)行狀態(tài)，并且隨時(shí)查看作業(yè)計(jì)算過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件、輸出信息。無(wú)論作業(yè)的量級(jí)多大，都能快速定位，即便數(shù)月之前提交的作業(yè)數(shù)據(jù)也能很方便的查看。

作為云平臺(tái)管理員則可以查看所有用戶的作業(yè)信息，對(duì)用戶的使用情況做到清晰了解，當(dāng)發(fā)現(xiàn)任何作業(yè)出現(xiàn)異常時(shí)，在門戶界面之中就能處理，不必再尋找該作業(yè)所運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，登錄該節(jié)點(diǎn)后才能處理。

6 應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的功能

6.1 自助式智能集群部署

提供了簡(jiǎn)單友好的自服務(wù)門戶界面，用戶只需通過(guò)門戶提供的統(tǒng)一認(rèn)證功能，只需要一次登錄認(rèn)證，就能直接調(diào)用運(yùn)行集成在大港油田勘探開(kāi)發(fā)協(xié)同研究云一體化應(yīng)用平臺(tái)上的20余種應(yīng)用軟件，在調(diào)用軟件的同時(shí)， 系統(tǒng)在后臺(tái)自動(dòng)為用戶完成應(yīng)用環(huán)境、硬盤資源的配置， 解決了用戶應(yīng)用流程繁瑣， 較大地提高了用戶生產(chǎn)研究工作效率。

6.2 跨平臺(tái)軟件資源的共享

在勘探開(kāi)發(fā)專業(yè)軟件一體化應(yīng)用平臺(tái)上，整合了新老軟件資源，集成了基于windows、Linux等不同平臺(tái)上運(yùn)行的軟件， 在同一臺(tái)客戶端工作站，用戶既能調(diào)用windows系統(tǒng)下的專業(yè)軟件，也能運(yùn)行Linux系統(tǒng)下的軟件，實(shí)現(xiàn)了軟件資源的跨平臺(tái)共享， 大大提高了勘探開(kāi)發(fā)軟件的利用率。

6.3 顯著減少了硬件投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

使用集中部署和應(yīng)用虛擬化技術(shù)后，客戶端不再需要配備高性能專業(yè)圖卡，不再需要不斷升級(jí)客戶機(jī)硬件，不再擔(dān)心用戶數(shù)據(jù)丟失，不再經(jīng)常到用戶端安裝部署專業(yè)軟件，顯著減少了日后硬件投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

7 結(jié)論

通過(guò)專業(yè)研究軟硬件集中部署和自助式智能集群部署技術(shù)在大港油田實(shí)踐，搭建了支撐油田勘探開(kāi)發(fā)協(xié)同研究工作的軟硬件集中部署、數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、備份統(tǒng)一管理、應(yīng)用統(tǒng)一、用戶單點(diǎn)使用的集成應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了基于Linux環(huán)境下不同平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)界面集成和軟件資源跨平臺(tái)共享，把20多種異構(gòu)專業(yè)軟件統(tǒng)一在一個(gè)平臺(tái)中集中管理起來(lái)，徹底解決了以往單機(jī)作戰(zhàn)應(yīng)用模式帶來(lái)各種弊端，保證了油田各項(xiàng)研究工作的高效進(jìn)行，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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