SGI超级计算机引领欧洲科学家进入新时代

     “与以往的HPC基础构架相比，在体系构架、通用性和面向用户的性能方面，LRZ的SGI新一代超级计算机都具有明显优势。它为LRZ提供了一个从桌面到顶级HPC系统的统一的计算环境。通过为德国提供世界一流的计算性能，这一强大的新资源将提高该地区的竞争力。实际上，有了这一新的SGI Altix 系统，我们就能够角逐欧洲超级计算系统的竞争。”

　　　　　　　　　　　　　　　  –LRZ董事会主席H.-G. Hegering 博士/教授

     对于慕尼黑莱普尼茨计算中心（LRZ）的科学家们来说，实现理论上的计算性能不再仅仅是一个故事。对于他们——也对于整个巴伐利亚、德国和欧洲的众多用户来说，问题是——德国的新的国家超级计算机将如何帮助他们解决今天最令人望而生畏的科学问题。

     因此，作为欧洲科学团体的一个里程碑，LRZ开始了它大规模SGIAltix4700超级计算的第I阶段的安装工作。这一新的64位Linux 刀片系统配备了4096颗Intel Itanium 2处理器，采用了17TB的全局可寻址内存，它无异于是德国的一个国家财富。

     “选择该系统的关键标准并不是一个抽象的最佳性能数值，”LRZ高性能计算（HPC）部门的负责人 Horst-Dieter Steinhöfer博士说。“最高标准就是在运行解决重大科学问题程序的实际混合负载时获得的持续性能，这些负载会让较小的系统超出负荷。有了这些条件下，可以预料我们新的LRZ国家超级计算机将成为世界上最强大的系统之一。”

     对于那些解决物理学和天文学、材料研究、流体动力学、化学、地球科学和生物科学领域里日益复杂的仿真问题的研究人员们来说，这个新系统可以节省时间：获得结果的时间、解决问题的时间和进行创新的时间。

     在2006年11月的排名中，LRZ超级计算机果然以26.2 TeraFLOPS的最佳性能排在了世界500强超级计算机的第18位。

     “SGI的NUMAflex™平台在6项应用程序基准测试中的5项里，获得了所有被测系统的最高性能。并且在总体性能的累计方面遥遥领先。我们还检查了内部通信和I/O性能。在这些方面，SGI Altix 再次证明了自己是一个一流的平台。SGI机器在整个基准测试组合方面都最具竞争力。它可以很好的扩展，并且预留了非常灵活的使用性。”

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　–LRZ的Matthias Brehm博士/教授

     灵活强大并且操作简单

     该系统的用户之所以能够获得时间节省，部分原因在于SGI Altix 系统具有令人瞩目的灵活性。Altix系统可以运行下列程序：

　8226; 为分布式内存体系结构而编写的程序（MPI代码），让用户可以访问多达4000颗处理器；

　• 为共享式内存体系结构而编写的程序（OpenMP代码），在共享内存模式下，现在最多可以访问256颗处理器，并且可以根据需要增加计划（planned as needs warrant）；以及

　• 以混合代码表些的程序，采用两种体系结构的灵活组合。

     Z的管理员们认为随着并行应用代码的编程变得更加容易，Altix系统将帮助研究人员们在所有的应用领域内实现创新突破。

　例如，可以参考天文物理学和流体动力学研究人员的情况。他们从工作的开始就使用超级计算机，生成一些我们曾经见过的最为复杂的并行处理任务，并且他们也因此精通如何最大利用一台超级计算机。但是，对于也被广泛用于其他科学学科中的世界一流的HPC资源来说，用户需要一个用户友好的超级计算环境。

　　幸运的是，共享内存SGI Altix 平台提供了这种可用性。例如，访问一个海量主存池，可以让基因和蛋白质研究人员能够完全在内存中保存海量数据库。单单就这一项功能就可以为计算任务带来极大的加速，原因就在于系统不需要访问磁盘存储器就可以获得数据了。

　　组成LRZ的SGI Altix 4700系统的节点每个都有256颗处理器，在一个单个Linux实例下运行时该系统最多可以扩展到1024颗处理器。这一成绩是Linux可扩展性的新记录，实际上是由SGI在LRZ自己运行Novell 的SuSE Linux企业版10的系统上实现的。由于用户要求更大的单个系统映像配置，LRZ计划将一个或者多个节点扩展到512颗处理器，也可能某一天扩展到1024颗处理器。

　　“选择该系统的关键标准并不是一个抽象的最佳性能数值…最高标准就是在运行那些会让较小的系统超出负荷的用来解决重大科学问题的程序的实际混合负载时获得的持续性能。所以，可以预料我们新的LRZ国家超级计算机将成为世界上最强大的系统之一。”

　　–LRZ高性能计算（HPC）部门的负责人 Horst-Dieter Steinhöfer博士 

       各式各样的等待名单

　　目前，越来越多的具有挑战性的项目正排队等待使用LRZ的国家超级计算机系统。

　　这个新的Altix资源随时准备着去帮助科学家和研究人员们去研究液体紊乱的特性和通过多孔介质的流量、流和可变形组织的交互作用、声波的产生和传播、高温超导电、研究根据形态表现出存储记忆效应的材料、分析燃烧和接触过程中有关的化学反应、地震波和地震的传播、以及研究基因序列、结构与蛋白质功能之间的关系的蛋白质组学讨论。

　　在申请使用LRZ系统的候选者之间，对所有这些项目都经过认真公平的评审。这些研究人员将使用一个有着非凡装备的资源。除了它的4096颗处理器和17TB的内存之外，该系统还采用了300TB的光纤通道磁盘存储器，直接连接到分区上，从而能够快速重复存储和访问仿真运行的公用数据。该系统通过一个10GB的以太网网络与德国科学网连接，通过合适的高度网络带宽与欧洲国家超级计算中心的DEISA小组连接。

　　第一阶段的实施工作是运行在单核Intel Itanium 2处理器上，而第二阶段的完善工作（内定为2007年夏季）包括升级到双核Intel Itanium 2处理器、增加到40TB内存、以及实现存储容量的加倍。在第二阶段的工作完成之后，实际的应用性能预期将提高近一倍。

　　虽然这个SGI系统的部署是巴伐利亚州和德国自己，但是LRZ将这个超级计算机视为一个国际性的资源。

　　“与以往的HPC基础设施相比，在体系结构、通用性和面向用户的性能方面，LRZ的新超级计算机都具有明显优势，”LRZ董事会主席H.-G. Hegering博士/教授说。“它让LRZ能够提供一个从桌面到顶级HPC系统的统一的计算环境。通过为德国提供世界一流的计算性能，这一强大的新资源将提高该地区的竞争力。实际上，有了这一新的SGI Altix 系统，我们就能够角逐于欧洲超级计算系统的竞争。”

　　LRZ的真实实验场

　　2004年，德国顶级的计算专家们开始着手挑选将来能够成为德国的国家超级计算机的计算机。由LRZ领导的这个小组认识到性能的理论峰值对系统用户将面临的日常工作的影响非常小。

　　因此，LRZ建立了一套基准测试来为其超级计算机的挑选工作提供根据。这些测试被设计为表现系统上可能运行的程序的混合，设想可以可靠地预测出实际用户将从每个被测系统中获得的稳定性能。

　　该测试组包括一个大涡（Large-Eddy）模拟（流体动力学、CFD，使用传统的离散化方法）：一个Lattice-Boltzmann应用（CFD，使用粒子碰撞的新方法）：一个量子色动力学应用和三个天体物理学、高能物理学和量子化学程序代码；用来测试并行应用程序中大量使用的循环结构和标准库程序的各种内核基准测试（例如傅立叶分析和矩阵乘法）。测试既适合于使用MPI的分布式内存体系结构编写的应用程序，也适合于使用OpenMP的共享内存体系结构编写的应用程序。

　　当测试结束时，一个系统被证明优于其他所有系统。“SGI的NUMAflex™平台在6项应用程序基准测试中的5项里，获得了所有被测系统的最高性能。并且在总体性能的累计方面遥遥领先，”

　　LRZ的Matthias Brehm博士回忆说。“我们还检查了内部通信和I/O性能。在这些方面，SGI Altix 再次证明了自己是一个一流的平台。SGI机器在整个基准测试组合方面都最具竞争力。它具有非常好的扩展性，并且预留了非常灵活的使用性。”

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