初始超算

Posted 2021-02-04 ivan-count

一、超算的缘由

随着时代的发展，一些具有挑战性的重要问题摆在人们面前。比如，全球气象预报、高精度核爆模拟、流体湍流、人类基因组、半导体建模等等，对计算的时间、精度、吞吐率等提出了高要求。

就气象预报而言，需要进行大气建模，将大气层划分为三维区域单元，需要大量的计算量。增加计算速度的一种办法是多处理机协同求解同一个问题，即并行编程。尽管各部分之间仍需要进行交互以及数据传送，但仍能达到性能的改进。

超级计算则是基于这种原理，通过多处理机的使用加速求解以及在适当时间内求解。

二、超级计算机的架构分类

1、并行计算方式:SIMD、MIMD

2、存储器:共享存储(SM)、分布存储(DM)

三、一些简称

多向量机----MVP

对称多处理机----SMP

软件定义网络----SDN

四、并行编程方法

1、阶段并行算法

2、分治并行算法

3、宏流水并行算法

4、主从并行算法

5、工作池并行算法

五、网络通信

主流网络互连技术包含以太网、FC、InfiniBand.

以太网特点：侧重网络协议的通用性，局域网和广域网均遵循统一的以太网协议，并且随着以太网速度超过FC,以太网开始走进存储网络。

InfiniBand诞生原因：弥补FC和以太网的缺点，满足广义网络传输与存储IO对网络性能与智能性的需求，具备SDN属性。

(1)InfiniBand架构

1、HCA----主机通道适配器

2、TCA----目标通道适配器

3、网络交换机

4、路由器

5、网络与连接模块

线宽：4x、12x

速度分类：SDR、DDR、QDR

(2)InfiniBand优势

1、最高性能

2、低延迟

3、高效率

4、可靠稳定的网络互连

5、网络整合实现更低功耗与成本

6、数据完整性

7、开放性

(3)网络传输协议----RDMA(远程内存直接访问技术)

 1、技术核心

①零拷贝技术

网卡可以直接与应用内存相互传输数据。

②内核旁路技术

当执行RDMA读写请求时，应用程序不需要执行内核调用就可以向网卡发送命令。

③协议卸载

在网卡硬件中部署可靠的传输协议，最大化用网卡实现必要的协议处理，消除通信对CPU资源的依赖。

六、高性能计算系统性能测评

1)指标

1、硬件

(1)节点型号及节点数

(2)互联网络：厂商、型号、主要配置、带宽、延迟

(3)节点信息

①主要Bios设置

②CPU：数量、型号、主频、步进

②内存：类型、容量、速度、延迟

③硬盘：数量、型号、容量

④加速卡：型号、数量

⑤机箱电源：型号、功率

⑥机箱风扇：数量、位置、功率

2、软件

(1)操作系统：型号、版本、主要设置

(2)编译系统：型号、版本、主要编译参数

(3)测试软件：版本、所运行的工作负载、处理器

(4)开源软件：编译器版本、编译选项、软件库版本

2)测试程序

1、内存性能测试程序Stream

2、通信性能测试程序OMB

3、浮点计算性能测试程序HPL

4、综合性能测试程序HPCC

5、领域测试程序集NPB

6、领域测试程序集 IAPCM Benchmarks

7、领域测试程序集 Graph500 Benchmark

8、浮点计算性能测试程序 HPCG