超级计算机

摘要： 富士通开发出世界最快的模拟量子计算机3月30日,日本信息通信技术(ICT)公司富士通宣布已成功开发出世界上速度最快的模拟量子计算机,包含36个量子位,可以实现相当于其它量子模拟器的两倍性能。据悉,该模拟量子计算机是为富士通制造的超级计算机PRIME-HPC FX 700的一个集群系统所开发的并行分布式量子模拟器。

摘要： 2021年10月底,中国科学技术大学传来了一个重磅消息,“祖冲之二号”与“九章二号”打破了量子计算机纪录,中国成为世界上有且仅有的在双物理体系上实现“量子计算优越性”的国家.其中“祖冲之二号”实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解,在求解该问题上比现有最快的超级计算机快出一千万倍.“九章二号”在处理玻色子取样问题上,速度比超级计算机更是快出了亿亿亿倍,同时还拥有了更强的硬件编程能力.对于“祖冲之二号”而言,量子优越性的实现标志着量子计算踏入了发展的第二阶段,相关架构为实现通用量子计算奠定了基础.

摘要： 近日,美国量子公司PsiQuantum与梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)就量子计算改进电池技术展开合作,并发表了一项在容错量子计算机基础上的模拟锂离子电池(LiB)中电解质分子的新研究,以实现电池设计上的新突破。目前,新型锂离子电池的开发涉及大量试错试验。这一缓慢而昂贵的研发过程原则上可以通过模拟和验证其中的新化学成分来加速。然而,传统的超级计算机很难模拟这些分子及反应的量子行为,量子计算机则有望克服这一技术限制。

摘要： Pure Storage的FlashArray和FlashBlade为RSC提供了强大且具有可扩展性的存储解决方案。Meta认为RSC是目前运算速度最快的AI超级计算机,并且在2022年年中完成开发后将成为世界最快的AI超级计算机。专为多云环境提供存储即服务的全球IT先锋Pure Storage^(®)(NYSE:PSTG)近日宣布将与Meta合作开发全新人工智能(AI)超级计算机Research Super Cluster(RSC)。Meta认为RSC将成为全球最快的AI超级计算机之一。

摘要： 随着预训练模型规模的急剧增长,训练此类模型需要海量的计算和存储能力。为此,本工作在新一代国产高性能计算机上训练了一个174万亿参数的超大规模预训练模型,模型参数量可与人脑中的突触数量相媲美。重点讨论在训练这一超大规模预训练模型中遇到的几个关键系统挑战:如何选取高效并行策略,如何进行高效数据存储,如何选取合适的数据精度,以及如何实现动态负载均衡,并总结了针对上述挑战的一些解决方法。

摘要： 地球系统的数值模拟是21世纪新兴的研究领域,与世界主要发达国家相比,我国在该领域的科学基础设施与技术的长期积累上仍存在一定差距,即便近些年“天河2号”“太湖之光”等超级计算机的出现让这一现状得到了一定缓解,但关键核心技术受制于人的局面还没有得到根本性改变,基础研究和重大源头创新能力亟待进步。“我还是希望能够建立属于我们中国自己的地球系统数值模拟的研发体系, 不再受到别人的牵制。”中国科学院大气物理研究所副研究员张贺如是说。

摘要： 虽然不断批准的疫苗给新型冠状病毒的预防带来了希望,但是仍缺少一种强有力的治疗药物——德国于利希市的科学家正在欧洲的一个联合项目中寻找能够阻断新型冠状病毒蛋白分子合成的方法。为此,研究人员征用了欧洲最大的超级计算中心,期望借助其超强的计算能力推进药物的研发。

摘要： 今年《政府工作报告》提出要制定“基础研究十年规划”,中国造船业将为此迎来加快科技研发创新的历史最好时期。我国科技领域将启动实施多项重大规划和行动方案,从科技规划、基础研究、战略科技力量等十个方面发力,发挥科技对国家发展和安全的战略支撑作用。2021年,我国科技创新实现了“十四五”良好开局,首次实施火星着陆探测、空间站核心舱完美升空、超级计算机打破“量子霸权”,国家创新能力综合排名上升至世界第12位。一年来,我国已全面启动重点研发计划的70多个重点专项,新一代人工智能、量子、脑科学科技创新2030等重大项目加快实施。

摘要： 在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研究量子优越性和量子算法的有效途径。然而,随着量子比特数的增加,模拟所需的计算机资源呈指数增长。因此,研究大规模量子计算模拟在保证计算准确度、精度及效率的情况下减少模拟所需资源具有重要意义。从量子比特、量子门、量子线路、量子操作系统等方面展开,阐述量子计算的基本原理和背景知识。同时总结基于经典计算机的量子计算模拟基本方法,分析不同方法的设计思路和优缺点,列举目前常见的量子计算模拟器。在此基础上,针对量子计算模拟的通信开销问题,从节点拆分和通信优化2个方面出发,讨论基于超级计算机集群的量子计算模拟优化方法。

摘要： 据报道,国际超算组织宣布,美国橡树岭国家实验室的超级计算机“前沿”在2022年国际超算Top500榜单中拔得头筹,成为现今世界上运行速度最快的超级计算机,其算力高达每秒1.1百亿亿次,也是目前在国际上公告的首台每秒能执行百亿亿次浮点运算的计算机。普通笔记本电脑每秒只能进行几万亿次运算,而“前沿”的运行速度是其一百多万倍。百亿亿次超级计算机也被称为E级超级计算机,每秒计算次数超过1 018,它的研制是国际上高端信息技术创新和竞争的制高点,可用于对气候变化.

摘要： 网络引导算法是超算系统中的一个重要研究内容,主要用来实现系统软件环境的动态部署.本文介绍了影响超级计算机网络引导开销的主要因素,结合某超算系统的网络结构,详细分析了一种确定网络结构的大规模系统的网络引导算法,对超节点循环分布算法和插件循环分布算法的性能表现和开销分析进行了量化的对比分析,最后提出了在网络引导映像文件大小固定的前提下,提升网络引导加载性能的方法,包括硬件和软件相关的方法.这对超级计算机的网络引导系统设计有重要意义,尤其对下一代E级计算的带宽和开销问题有重要意义.

摘要： 目前世界上最快的超级计算机系统功耗突破15000kW,单芯片功耗达到300W.两相流冷却利用冷却工质汽化潜热吸收热量,具有换热系数高,工质流量小,温度均衡性好,便于自然冷却和废热利用等优势.对比了浸没式冷却与两相流冷却的优缺点,从沸腾状态控制、冷却工质选择、换热效果强化三个方面对两相流冷却进行了技术分析,构建了应用于超级计算机散热的两相流冷却系统.

摘要： 针对大规模超级计算机监控软件面临的几个关键问题,本文提出了HTML和JS相结合的全局视图构建、基于长连接的多端口实时报警推送、基于后端文件的历史报警信息与事件查询、以及基于系统配置文件动态生成等解决方法,并基于这些方法,设计与实现了一款基于Web的超级计算机监控软件,为调测试人员和运维人员提供了一套直观高效可靠的监控手段,在实际使用中保证了多台超级计算机的稳定运行.

摘要： 随着超级计算机性能的不断提升、规模不断扩大,可靠性已成为超级计算机互连网络设计所面临的巨大挑战.依照开放系统互连参考模型,结合超级计算机的特点,分别论述了互连网络物理层、链路层、网络层、传输层的主要可靠性技术及相关问题,明确了各层之间的相互关系,最终指出必须建立从底到顶的一体化可靠性机制,才能真正实现高性能、高可靠的超级计算机互连网络.

摘要： Supercomputer App in Nuclear Energy·During 1980's,Dr.Chen led the product development of the world's first and most commercially successful parallel vector supercomputers,Cray XMP/4 and Y-MP/8 for advanced science and engineering applications in aerospace,automobile,petroleum,electronic,biomedical,energy,chemical,material,defense,weather forecast and earthquake prediction etc.The evidence over six decades shows that nuclear poweris a safe means of generating electricity.The risk ofaccidents in nuclear power plants is low and declining.The consequences of an accident or terrorist attack areminimal compared with other commonly accepted risks.Radiological effects on people of any radioactivere}eases can be avoided.

摘要： 为应对日益丰富的观测数据以及数据再处理对高性能计算的需求,开发了基于OpenMP以及MPI(Message Passing Interface)并行计算的全球电离层快速建模算法.采用武汉大学超级计算机对全球电离层建模效率进行了不同并行计算方案的实验.结果表明,采用多节点MPI并行计算能够极大地提高数据处理效率,相比传统单节点串行计算提高了近30倍,相比单节点OpenMP并行计算提高了近3～4倍.MPI并行计算方案充分利用了丰富的计算机资源来提高全球电离层建模效率,对电离层建模算法的快速测试、产品的重新再处理具有重要作用,对多系统全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)快速精密定轨、大规模GNSS网解也有较好的参考价值.

摘要： 海洋模式作为地球数值模拟中重要的组成模块,在很多领域都起到了至关重要的作用,不仅是研究海洋、河口和海岸不可或缺的科研手段,基于海洋模式搭建的预报系统还能够实时预测台风、海啸等现象.为了模拟更细粒度的海洋变化,海洋模式朝着更高的分辨率和更多的物理参数化方案发展,一般的计算机已无法满足其需求.随着散热和功耗成为通用处理器的主要瓶颈,多核、众核以及由此导致的异构已成为下一代超级计算机的发展趋势,这也为发展高分辨率海洋模式提供了坚实的基础平台.本文基于国产超级计算机"神威太湖之光",利用其异构众核体系结构的优势对区域海洋模式POM进行移植和优化,充分发挥了国产异构众核平台的特点和优势.高分辨率海洋模式swPOM在主从核协作下运行效率达到纯主核的13倍,是通用intel平台的2.8倍左右,可扩展到25万核上运行,为实时预报系统提供了保障.

摘要： 高性能计算机的硬件性能的提高,需要有相应的软件支持,才能在实际使用时发挥出硬件系统的性能长处.超算系统的应用程序在固定的硬件平台上会被用户多次运行,应用程序在具体硬件平台上最优的参数配置可以推荐给超算用户,提高应用程序性能.超级计算机的复杂性不断增加,高性能计算应用要获得最好的性能是一项很困难的任务,需要对超级计算机系统的软件、硬件的所有层次进行最大化调优.编译器优化选项、程序运行时参数会对程序性能有显著影响.根据超算系统特点,本文提出了从参数配置的角度研究超算应用优化问题.该问题可以归纳为多因素实验问题.该问题是对真实应用场景的抽象,具有一定的实用价值.通过分析问题的具体特性,提出了适应编译器优化选项和程序运行时参数具体特点的实验设计方法,超算系统平台上的实验结果表明了提出的方法的有效性.

摘要： 神威"太湖之光"是最新一期Top500榜单上排名第一的超级计算机,实测峰值性能约93PFlops.该系统提供了基于指导语句的并行编程工具神威OpenACC,兼容OpenACC2.0编程标准,并添加了部分定制功能,面向应用在"太湖之光"上的并行移植.GTC-P是一个具有重要物理意义的实际科学应用,基于高性能计算领域中广泛使用的Particle-In-Cell算法.本文旨在通过在"太湖之光"上移植GTC-P评估神威OpenACC对于应用的实际移植效果,然后对比神威OpenACC与OpenACC2.0标准在使用过程中的差异.但鉴于目前神威OpenACC编译器尚无法解决GTC-P仅利用指导语句移植后的性能瓶颈,本文提出了3种基于中间代码二次开发的优化方法:1)消除原子操作;2)避免低效的访存操作;3)手动添加SIMD intrinsic.最终,实验结果表明,在64个从核上相比1个主核,优化后的"charge"和"push"函数分别实现了1.6倍和8.6倍的加速比,同时GTC-P代码整体取得了2.5倍的加速比.本文的发现证明了基于中间代码的手动优化对PIC算法在"太湖之光"上的性能提升非常重要,更为神威OpenACC的进一步优化升级提供了实际的参考范例.

摘要： 天河二号超级计算机系统性能强、密度高、规模大.高密度设计提高了系统能效比的同时,也使得系统管理和调试变得复杂和困难.串口控制台是系统中结点调测试方便快捷的接口.传统的串口组织方式很难适应如此高密度和大数量的计算结点.结合系统实际架构,设计并实现了一种基于CPLD的高效、简洁的串口集线器系统,能够完成串口数据综合处理和高效传输.并在Xilinx ISE环境下对串口集线器系统进行了功能仿真和验证.

摘要： 本发明公开了一种基于超级计算机的并行CFD计算与通信重叠优化方法，包括以下步骤：首先通过区域分解将离散后的流场网格划分为多个计算量均衡的流场区域。采用“单程序多数据”的数据并行策略，机群中每个节点计算其中一个流场区域的近似数值解。在计算过程中，根据流场网格在流场区域中的不同位置，将流场网格分为两类：纯内部网格与边界网格，位于不同节点的相邻流场区域需要通过互连网络通信交换边界网格的流场数值；其次通过分析并行CFD算法中各流场数值的读写依赖关系，识别计算与通信过程的并行性；最后调整并行CFD程序的计算与通信流程，实现并行CFD程序的计算与通信重叠，并通过性能分析工具TAU(Tuning and Analysis Utilities)对计算与通信重叠后的并行CFD程序进行性能调优。

摘要： 一种超级计算机与量子计算机协同的软件栈及工作方法，属于量子计算技术领域。本发明的软件栈包括：经典与量子协同编程框架：在经典编程模型框架中新增量子语言要素的扩展；异构融合编译环境：能够通过要素分析识别出经典与量子混合应用程序中的经典程序部分和量子程序部分；经典与量子协同操作系统：将硬件资源进行了抽象并提供相应的驱动程序；量子指令集：对量子计算机硬件系统进行控制的指令集，与量子物理体系进行耦合。本发明将超级计算机软件模型与量子计算机软件模型融合，即能够保证传统超级计算机正常运行，又能发挥量子加速计算的性能优势，推进量子计算机更广泛应用。

摘要： 本发明公开一种超级计算机计算资源故障预测方法，包括以下步骤：S1、每隔s秒采集一个计算节点的特征信息，记为x1s；N个s秒为时间窗口T；S2、经过m个时间窗口T的数据积累，得到m个总特征X作为输入样本；S3、将S2中经数据处理后的m个总特征X和对应状态Y按batch大小划分成组；S4、从（m+1）个时间窗口T开始，将采集到的最新的总特征X_test和对应状态Y_test根据S2进行数据处理；S5、设置阈值并对比预测结果Y’和对应状态Y_test，当偏差大于设定的阈值时，将训练模型进行调参重训练，重复S4。本发明解决了超级计算机计算资源故障难以有效提前预测的问题。

摘要： 本发明涉及一种基于高性能可重构计算的超级计算机，包括：机器感知机，用于获取可重构数据；RPU阵列，用于对输入的可重构数据进行计算；主控系统，用于控制将可重构数据传输至RPU阵列；机器行为器，用于输出计算结果和/或执行超级计算机指令；编译系统，用于将应用任务进行标记和预处理，并分解为主控系统执行代码和RPU执行代码，并最终生成主控系统的控制码、弹性连接控制信息和RPU阵列的各项配置信息；以便在控制码的控制下，形成机器感知机与RPU阵列的数据通路，以及形成机器行为器与RPU阵列的数据通路；以及弹性连接控制信息使得RPU阵列形成弹性的计算架构；以及RPU阵列的各项配置信息对RPU阵列中的RPU进行配置，用于对可重构数据进行计算。

摘要： 一种基于高性能可重构弹性计算的AI超级计算机。在实施例中，该超级计算机包括：机器感知机；可重构计算单元RPU阵列，在配置信息的控制下，基于可重构数据执行AI超算的可重构数据计算；机器行为器；基于可重构计算的高性能弹性计算主控系统，连接机器感知机和机器行为器、可重构计算单元阵列；基于可重构计算的高性能弹性连接系统，在控制信息的控制下连接高性能弹性计算主控系统和RPU阵列；基于可重构弹性计算的AI超算编译系统，用于将应用程序编译生成主控制器的控制码、HEC_Link的控制信息、RPU阵列的各项配置信息。本说明书实施例可以实现更强的算力部署、更多的并行计算、以及同时执行多种不同的任务。

摘要： 本发明公开了一种基于超级计算机的并行CFD计算与通信重叠优化方法，包括以下步骤：首先通过区域分解将离散后的流场网格划分为多个计算量均衡的流场区域。采用“单程序多数据”的数据并行策略，机群中每个节点计算其中一个流场区域的近似数值解。在计算过程中，根据流场网格在流场区域中的不同位置，将流场网格分为两类：纯内部网格与边界网格，位于不同节点的相邻流场区域需要通过互连网络通信交换边界网格的流场数值；其次通过分析并行CFD算法中各流场数值的读写依赖关系，识别计算与通信过程的并行性；最后调整并行CFD程序的计算与通信流程，实现并行CFD程序的计算与通信重叠，并通过性能分析工具TAU(Tuning and Analysis Utilities)对计算与通信重叠后的并行CFD程序进行性能调优。

摘要： 本发明涉及一种超级计算机作业数据分层存储系统及方法，通过将存储层分为包括高速存储层、在线存储层和近线存储层的三层存储系统，同时基于三层存储系统分别构建了作业数据拷贝回传机制、原始数据存留时间计算机制和作业数据自动归档和换回机制，并将超级计算机系统与三层存储系统进行融合，实现了在控制存储系统整体设备成本的前提下，解决了超级计算机系统用户作业数据存储空间、存取性能和设备成本之间的矛盾，在保持存储设备低成本的同时，提高存储系统总可用空间和存储服务IO性能，提高数据总可用存储空间，降低存储系统设备平均成本。

摘要： 本发明公开了一种基于应用相似性的超级计算机作业失败主动预测方法，属于超级计算机领域，包括步骤：S1，从作业日志中提取特征数据，并加入作业路径数据后一起作预处理，然后作为机器学习算法模型的输入特征；S2，在机器学习算法模型对输入特征数据进行处理后，实现主动预测作业失败状态。本发明挖掘出了能够准确描述作业应用属性的特征，具有很好的预测提升效果；采用机器学习算法寻找作业失败预测方法，提升预测模型的鲁棒性，尤其适应非线性数据；对作业应用属性的聚类方法，显著降低聚类计算开销，降低误差；实现预测效率高，能够实际应用于大型超级计算机。

摘要： 本申请提供了一种基于超级计算机的数值气象预报方法和装置，其首先获取用户输入的数值气象预报参数，所述参数包括目标区域area、目标时间段period、所述目标区域的水平分辨率r、最大期望运行时长Tmax、数值气象预报所用的平台核心数ncore1；并基于所述参数获取数值气象预报的运行时长T，且能够在所述运行时长T不满足需求的情况下，向用户推荐合适的计算规模以满足气象预报的时效性要求。该方法和装置可以有效帮助用户提前预判计算规模是否能满足需要，并在不满足需求时向用户推荐可满足需求的计算规模，确保预报任务的及时完成。

摘要： 本实用新型公开了一种用于超级计算机的供电连接器，包括导电基板，所述导电基板的两端分别布置有第一插接组件，所述导电基板两端的第一插接组件同侧布置或异侧布置。本实用新型使得高压直流电源板和计算主板实现多种连接方式，第一插接组件同侧布置使得处于同一平面的高压直流电源板和计算主板进行连接，第一插接组件异侧布置使得处于不同平面的高压直流电源板和计算主板进行连接，通过灵活的连接方式实现了单个高压直流电源板对多个计算主板进行供电，提升了高压直流电源板的利用率。