解密精確數據、震撼圖表背后的高性能計算（HPC）

    當我們走進影院欣賞美麗悲壯的3D版《泰坦尼克號》、歡樂幽默的《非常小特務4》被逼真的畫面所震撼時；當我們收到衛星傳回的精確數據及時采取措施，減少自然災害帶來的損失感到震驚時；當我們仰望天空、試圖探尋宇宙奧秘，看到一張張神奇星空照片時；背后都是高性能計算（HPC）在默默支持。

    高性能計算（HPC）正給我們的生活帶來前所未有的改變——它使我們的工作更具效率：能在極短的時間計算出精準的數據、做出可視化的圖像；使我們的娛樂更加豐富多彩：3D影片、游戲更加妙趣橫生；能讓我們更加了解自己：DNA測序、醫療成像；挽救更多的生命：天氣監測、快速制成能預防、治療各種疾病的藥物；探索我們地球以外令人振奮的新奇事物。高性能計算正帶領人類從“信息時代”走向“知識時代”。

    越來越多的企業在利用高性能計算對海量信息進行運算、分析解決我們遇到的難題、開發出更奇特的產品。高性能計算給各行各業帶來了發展的新機遇，也為高性能計算產品提出了更高要求：

    安全可靠

    高性能計算的計算規模達到了百萬億次（TFLOPS）甚至千萬億次（PFLOPS）的數量級別，采用的處理器數量也達到了上萬個，這給系統帶來了加大的復雜度，但他們所面臨的任務必須是上時間運行的關鍵運算，一旦發生故障將造成巨大經濟損失和時間、能源的浪費。在實現高性能的同時必須確保系統的高可靠性。

    這需要系統能通過避錯和容錯技術提高系統的可靠性。避錯是指通過采用高可靠等級的硬件元器件防止錯誤產生。容錯是指在系統出現錯的的情況下還能繼續正常工作。容錯及粟通常采用靜態容錯和動態容錯兩種機制。靜態容錯通過通過硬件冗余的錯失使故障響應在輸出前被隔離或矯正。動態冗余采用標準模塊配置，但一旦檢測出故障體統能進行重組或恢復，使系統正常運行。在線替換的能力也必不可少，需要可支持在線替換的不見有運算單元板、磁盤、風扇、電源、I/O卡等。

    開放平臺

    在高性能計算領域，硬件、軟件企業眾多。硬件就有呈三足鼎立之勢——英特爾、AMD和nVIDIA，這是軟件也面臨了三條路的選擇。在這群雄并起的的勢態下業內卻一直看好了異構眾核模式——CPU+GPU。Intel新一代產品在高性能計算方面做出了很大努力，英特爾公司將于6月20日在戴爾舉辦的高性能計算行業應用實踐交流會上將詳細講解英特爾在這一領域的重大改變。

    CPU的優勢在于邏輯運算，而GPU的優勢在于浮點運算，也就是串行算，現在的科學計算的大多數模型都歸結為求矩陣特征值與線性方程組求解問題。很好地利用GPU的并行運算特性將大大提高計算效率。在20日的高性能計算行業應用實踐交流會上Nvidia也將向您詳細闡述GPU在高性能計算的應用趨勢。然而異構眾核模式也問題重重：顯式并行工具與隱式并行工具各有優劣，nVIDIA主推的CUDA 以及AMD 的Open CL都屬顯式并行工具，但需程序員手動處理并行性，分配內存和協調線程間的同步問題，這與集群上的MPI性質相同。難學難用的顯式并行MPI僅在HPC社區內流行。隱式并行工具則提供了相應的工具和編譯器，能部分解決這些問題，但處理實際復雜算例的能力還有待進一步完善和提高。

    可以預見的是，不論從智能手機還是超級計算機，都將采用異構眾核計算的模式，如何能夠“軟硬通吃”將成為在高性能計算領域成功的關鍵。

    可擴展性

    HPC是個系統工程，不僅需要處理器，存儲技術還需要有網絡的協同處理，三大方面的可擴展性都成為制約整體性能的瓶頸所在。單機的強大無疑能使整體的系統更加強大，擁有在各環節的均衡擴展才能使整體系統不論在性能和整體擁有成本上取得優勢。使用標準化、低成本的部件象搭積木一樣構建高性能計算機將成為HPC集群的發展方向。

    高性價比

    高性價比是在當前經濟形勢下個行業用戶關注的焦點。應用于高性能計算的刀片服務器擁有的計算密度是其主要優勢。它對機房的空間要求更低，并且有效降低了系統功耗，對系統空調等散熱系統的要求也相對降低。刀片柜中的電源將由多個刀片共享，所以會使用高效率電源，減小了系統功耗，同時產生的熱量減少，減少了冷卻系統的耗電量。

    HPC選型

    隨著高性能計算在各行各業的廣泛應用，選購HPC產品逐漸被企業CIO/CTO提上議程，然而除了要關注HPC高可靠性、開放平臺、高擴展性、高性價比以外，企業的真正應用才是HPC產品選型的主要指導方向。雖然大家通行的衡量指標是比較Linpack值，但未必高Linpack值的產品性能就適應所有應用需求。HPC是個系統，它包括的浮點運算、擴展性、內部存取等各個環節，而Linpack作為HPC基準測試程序之一的測試是無法真正反映HPC系統在真實運行應用時的性能。對于高時鐘頻率但內部存取性能平平的服務器HPC系統在石油油藏模擬、氣象分析等應用上就不會的到令人滿意的效果。石油石化行業高性能計算解決方案及成功案例和生命科學、氣象行業的高性能產品采購差異性將在戴爾的行業應用實踐交流會上向您具體展示。

    為解答廣大企業在選購高性能計算產品時可能遇到的一些問題，戴爾將于2012 年6 月20日，7月11日分別在北京、上海兩地為產、學、研用戶準備了高性能計算的專場說明會。<