高性能计算的发展

 继理论科学和实验科学之后,高性能计算成为人类科学研究的第三大范式。作为科技创新的重要手段,高性能计算广泛应用于核爆模拟、天气预报、工程计算等众多领域,是当代科技竞争的战略制高点,集中体现一个国家的综合实力。本文介绍高性能计算发展的历史和现状,分析当前高性能计算所面临的问题和挑战,探讨高性能计算未来的发展方向。     

面向高性能计算平台的脑科学仿真技术研究

近年来,脑科学研究成为了热点研究领域,欧盟"人脑计划"、美国"尖端创新神经技术脑研究计划"、日本脑计划的相继提出标志着脑科学研究进入了研究高峰期.高性能计算机经过数十年的发展,计算性能的提升日新月异,应用的范围越来越广.本文结合当下脑科学研究热点生物神经网络以及高性能计算平台TH-1A(天河一号)的计算优势,在TH-1A上部署了神经网络模拟软件NEST,对用NEST构建的神经网络进行了内存占用和可扩展性分析,测试了单计算节点最大仿真规模,发现了NEST软件自身的一些瓶颈,并提出了改进的想法,进而实现了对大规模生物神经网络面向高性能计算平台的仿真研究工作.     

高性能陶瓷材料的磨削性能研究

本文对高性能陶瓷材料的磨削性能进行了探讨 ,并分别从材料的磨削方式、磨削速度和磨削深度等方面分析和研究其对材料磨削性能的影响。     

性能分析和网格计算

随着信息技术的迅速发展，计算机领域需要持续地在性能理论、方法和工具上取得进步。性能科学和技术的发展包括性能建模、评价、测量、分析、检测、解释、优化和预测。传统的计算机性能分析局限在特定的并行处理机上，但随着网格的流行，高性能计算必须从单个并行机向大规模网络计算发展。本书正是填补了网格计算方面性能分析的空白，提供了对于网格共享资源的理论分析方法。本书综合了近年来在Dagstuhl Workshop上关于网格性能分析和分布式计算方面的论文，给读者展示了网格性能分析的模型、工具和应用。     

普及高性能计算知识的一种途径

分析了我国在高性能计算方面的研究现状，论述了在我国高校本同普及高性能计算知识的必要性和可行性，并提出了相关的实施方案。     

上海交通大学高性能计算建设的理念与实践

上海交通大学的高性能计算经历了"合久必分、分久必合"的10年后,于2012年初成立了校级高性能计算中心,为全校提供高性能计算的公共服务.本文着重介绍了该中心在建设过程中,应对4个挑战时所秉承的理念与实践情况,分别是:1)基于异构计算,设计并建成了国内高校最快的超级计算机π;2)在国内率先提出开放运维的理念,采用类似美国能源部INCITE项目的方式分配机时资源,并在网上公开超级计算机π的实时利用率等信息;3)关注学生教育,注重兴趣培养,以研究促教学;4)与国外一流大学开展长期合作,提升国际影响.     

中山大学高性能网格计算环境的规划与构建

网格的出现是为了解决Web技术存在的各种缺陷，更好地实现网络环境下的信息共享和协同工作，它代表了互联网技术未来发展的一个重要方向。建立大学高性能网格计算环境，利用网格计算技术可解决当前各个院系在科研活动中面临的计算力不足的问题，对提高学校的基础研究学科、应用学科的学术水平和促进新的交叉学科的形成，提高学校科研的整体创新能力，具有重要的战略意义。     

刍议道路桥梁高性能混凝土性能及施工工艺

论文主要阐述了高性能混凝土在道路与桥梁工程中应用的优缺点,分析其在公路工程中面临的主要问题,并浅议一些解决方法。     

校级高性能计算公共服务平台的建设困局及思考建议

高性能计算在科研领域具有广泛的应用和重要的地位,是提高科研创新能力的重要手段.高校作为国家科技创新的重要基地,纷纷建立各自的高性能计算公共服务平台,以提升学校的科研实力与水平.本文旨在通过学习、借鉴国内外高校及科研院所高性能计算平台的运行、管理经验,总结目前国内高校校级高性能计算公共服务平台在建设及使用中存在的问题,提出应对的合理化建议,从而提高平台建设的有效性和使用效益.     

远程高性能计算环境的设计与实现技术

Ri CE(remote high computing environm ent)系统旨在建立以高性能并行计算机为计算资源的远程计算环境。系统合理划分本地机和远端机的工作任务 ,引入增量更新、压缩传送、检查点设置和恢复等多种传输措施 ,并集成了负载平衡工具 ,提供了身份检查、日志记录等安全机制 ,改变了传统的 Telnet工作模式。具有联网、远程执行过程对用户透明、系统安全性好和适应我国低带宽、实时性差、可靠性低的网络现状的特点。用户可以以较低的成本方便地使用远程计算机系统 ,从而充分发挥高性能计算机的性能。 Ri CE系统目前已在曙光 2 0 0 0和 IBM SP2等系统上运行通过 ,表明该系统性能良好 ,达到了系统设计目标     

一种基于对等网络高性能计算的任务调度算法

讨论了一种基于对等网络的高性能计算系统的体系结构,提出了一种两级联合调度算法,该算法针对对等网络结构松散、节点稳定性差的缺点,充分考虑负载平衡、志愿机CPU空闲计算能力以及子任务相关要求,分两面三刀级进行任务调度,从而分散了调度负载,避免了调度瓶颈,增强了系统的动态扩展性,提高了系统的并行效率.实验表明:随着志愿机个数的增加,系统动态平衡效果增强,加速比增大,进而说明了算法的有效性.     

基于P2P技术的高性能计算平台

给出了一个基于对等网络的高性能计算平台———P2HP的设计与实现技术.构建了该平台的总体结构,它由Portal,Datapool,工作台和工作组组成,给出了这些组成单元的设计方法和实现技术,并在此基础上分析了平台的性能.由于具有全新的通信方式,平台扩展了程序级并行应用的范围.通过对该平台的设计分析,提出了一种利用Internet中的计算资源进行高性能计算的新方法.实验证明该平台具有良好的扩展性和容错性.     

基于光分组交换的高性能计算机系统分析

提出基于光分组交换及组播的新型高性能计算机系统,分析了系统冲突产生的原因.提出基于循环光纤延时线(Rec-FDL)的冲突解决方案,建立了该结构解决系统冲突时的稳定性及时延模型.比较了Rec-FDL与分组重传冲突解决机制的稳定性及时延特性.Rec-FDL架构所接入的CPU及从节点分组到达率比分组重传机制分别多了400和100 packets/s,具有更高稳定性;分组到达率为500 packets/s时,若CPU与控制节点距离大于20 km,Rec-FDL架构在输出端口产生的时延比分组重传机制至少小4.5 ms;若增至50 km,Rec-FDL架构在系统内部产生的时延比分组重传机制小5 μs.Rec-FDL架构更适于构建分布式HPCS及大范围的网格计算网络.     

基于Linux集群的高性能计算环境

为了提高高性能集群计算系统的计算能力,采用了类似于Beowulf的系统结构和Linux操作系统,提出了Linux环境下基于MPICH软件包的并行集群构建方法,在实验室网络环境下使用多台普通计算机完成了集群的构建,实现了集群的单一登录,单一文件管理,为今后在集群上进行并行编程提供了一个实际的软硬件环境。研究结果表明:构建的基于Linux集群的高性能计算环境,在多机并行环境下,运算时间较单机环境有明显提高。     

航空CFD高性能计算应用研究

应用万核级并行流场数值模拟软件CCFD,在深腾7000高性能计算机上对飞机高速巡航构型阻力和低速增升装置性能预测进行了计算研究,比较了不同规模网格、湍流模型对计算结果的影响,并且将高性能计算与常规计算的工作效率进行了比较.飞机高速巡航构型阻力和低速增升装置性能预测的计算结果与试验结果较为接近,可见:CCFD软件的常规气动计算精度较高;高性能计算技术可有效提高数值计算的可靠性及工作效率;单纯增加网格规模,而不进行算法升级,对复杂问题计算精度的提高有限.     

高性能并行程序设计性能分析工具:VM-1

介绍一个基于MPI的性能评价工具,它可以实时收集系统负载信息,跟踪程序流程,并将负载信息和程序流程以图形方式显示 系统分析员可以据此找出系统性能瓶颈,提高应用程序的性能     

高性能喷射混凝土设计

对高性能混凝土原材料的配合比参数进行了设计,确定了配制强度和材料的最佳用量,在施工上采用了“水泥裹砂”与“水泥裹石”新工艺。