2020年08月04日 周二

欧盟“NEXTGenIO”项目充分开发超级计算机的计算潜力

2020年01月09日

[据技术探索网站2020年1月6日报道]  欧盟的一个新方案成功设计并研发出了一个以新型存储技术为基础的计算平台。该平台有助于提升高性能计算系统的输入/输出性能。

高性能计算系统具备较高精度的仿真能力,其应用范围覆盖各行各业。高性能计算系统涵盖数千个处理器,这些处理器同时运行,对数十亿条数据进行实时分析,因此,非常具有挑战性。

人们对科学建模与仿真技术的需求变得越为复杂,这突出了人们对高性能计算系统的迫切需求。当前,高性能计算每秒所执行的浮点运算次数达1017次。预计到2021年,每秒所执行的浮点运算次数至少就要达到1020次,该计算技术提供的建模与仿真能力比现有的系统还要准确、详细且范围更广。但是,目前实现该技术还存在着挑战。一个主要的问题就是输入/输出存在着瓶颈——系统的输入/输出性能还是不够快,而欧盟资助的“NEXTGenIO”项目正是为解决这一挑战。

“NEXTGenIO”项目的网站内容显示:“虽然目前的高性能计算系统能够快速处理数据,不过处理的速度却因系统读写数据的速度而受到了限制,系统因而耗费了大量的时间与能源。如果能够放宽瓶颈限制并最终消除这个瓶颈,高性能计算系统的性能与效率将会得到大幅度提升。” “NEXTGenIO”项目采用了一种新型非易失性随机存取存储器(NVRAM)技术,设计并构建了一个原型硬件平台,大大提升了超级计算中的输入/输出性能。非易失性随机存取存储器还能在设备断电后对存储的数据进行检索。除了硬件,该项目还研发了完整的软件堆栈,并将其装配到了原型硬件平台上。由于能够弥合内存与存储之间的差距,人们认为这个新的系统具有颠覆性意义。

英国爱丁堡大学是“NEXTGenIO”项目的合作伙伴,而爱丁堡并行计算中心是位于该大学的超级计算中心。来自爱丁堡并行计算中心的米切尔·韦兰博士在《Primeur Magazine》的采访中对“NEXTGenIO”项目的目标进行了总结:“该项目的目标是——尽可能地消除因高性能计算模拟而带来的输入/输出瓶颈。除此之外,我们要尽可能地去消除这个瓶颈,不论它是由传统的高性能计算模拟,还是由即将亮相的数据密集型与数据分析类型的应用程序而产生。此项目的宗旨是尝试并采用这种新型存储技术,消除动态随机存取存储器与功率提升之间的性能差距,并在两者之间建立一个表层。”

新型高性能计算系统正在运行中

米切尔?韦兰博士表示,由“NEXTGenIO”(具备百亿亿次级计算能力的下一代输入/输出)项目所研发的系统还能持续运行三年。在《Primeur Magazine》的同一次采访中,来自爱丁堡并行计算中心的艾德里安·杰克逊表示:“现在,我们拥有一个稳定可用的良好系统,而且我们有两到三年的时间来充分加以利用。不过,我们要开展大量的工作来使用多个应用程序并对其优化、了解用户未来的使用方式以及业内机构未来的互动方式。”

“ HPCwire(高性能计算领域知名专业媒体)”上的一则新闻重点介绍了该项目的几个高性能计算用例。其中一个用例涉及了“NEXTGenIO”项目的合作伙伴——欧洲中期天气预报中心。该新闻指出:“欧洲中期天气预报中心采用NEXTGenIO平台,展示了将数据输出到新的内存类别且性能还可以得到大幅度提升的能力。”(工业和信息化部电子第一研究所  朱航琪 李茜楠)


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