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推土机+开普勒的威力:海图尽览超级计算机“泰坦”
2012-11-01 14:33:03  出处:快科技 作者:上方文Q 编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接
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2010年底,我们曾经亲身走进天津的国家超级计算中心,目睹了当时世界第一超算天河一号A的风采。世事变迁,性能堪比至少五个天河一号A的“泰坦”(Titan)又在美国的橡树岭国家实验室(ORNL)里屹立起来。接下来,我们就跟随国外记者的脚步,一同去探秘这个新的全球超算No.1。(友情提醒:图灰常灰常多哟……)

【从美洲虎到泰坦】

ORNL是美国能源部委托UT-Battelle公司管理的一个国家级核心科技研究基地,超级计算机只是他们的一个工具而已。上一代的“美洲虎”(Jaguar)建成于2005年,之后每年都在进行升级,泰坦则是一次超大规模的更新换代。

冲击世界第一!深入探访超级计算机“泰坦”

泰坦还是200个定制的19英寸机柜和18688个计算节点,但已经更换为最新的Cray XK7计算系统,内部配置也大为不同:登陆与IO节点翻番为512个;处理器还是AMD Opteron,但是从12核心变为16核心,总的核心数量从224256个增加到299008个;每颗处理器搭配开普勒架构的NVIDIA Tesla K20高性能计算卡,总计18688个GPU;系统内存每个节点原来是16GB,现在不但翻番为32GB,还有6GB GDDR5显存,总量从300TB增至710TB;硬盘是一万块标准的1TB 7200转2.5寸机械盘,总容量10PB,下次升级会增加到20-30PB。升级替换下来的老硬件照例都交还给Cray。

单单是CPU、GPU加在一起,整套系统就有177万亿个晶体管!

由于超算的大部分工作都是远程执行的,泰坦内部还有几十个10Gbps以太网链接,还接入了能源部能源科学网络(ESNET)的100Gbps骨干网内。

而在峰值浮点性能方面,美洲虎“只有”2.3PFlops,泰坦猛增了几乎十倍,超过20PFlops,也就是每秒钟可进行2亿亿次计算。

全速运行的时候,它需要消耗900万瓦特电力,典型负载下也要700万瓦特,而这也是唯一限制它扩充的地方。为了减少供电线厚度,电压是很高的480V而不是当地标准的208V。

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泰坦的升级工作已经按时基本完成,并且立即就能投入科学计算工作,而且得益于Tesla计算卡的加盟,大量科学应用可以提速4-8倍。

至于泰坦是不是能够成功拿下第一,要到半个月后的新一届超算大会SC12上才会知晓,但就目前看来,已经是十拿九稳的了。

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【走进橡树岭国家实验室】

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外观朴实的美国橡树岭国家实验室大楼

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访客中心

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这里允许随便拍照

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整个国家实验室的项目非常多,比如高通量同位素堆

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以及散裂中子源——当然外人是进不去的

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推门进入计算科学部

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啥?国家实验室还公开卖珠宝?而且每个只要5美元?

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UT-Battelle公司的标识

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UT-Battelle公司管理着整个实验室

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大楼平面图和部门分布

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真的在卖珠宝哎

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主角就在这个门里

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美洲虎的痕迹还在

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TOP500超算机构的认证证书

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美洲虎系统两年前全球第三

【泰坦超级计算机内部探秘】

接下来就是泰坦本身了。看照片为主,必须要的时候我们会注释一下。

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淘汰下来的费米架构计算卡Tesla M2050

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旁边是等待上位的开普勒Tesla K20

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每块板子上安装四颗十六核心Opteron处理器和四块Tesla K20计算卡

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这下边是Cray定制的互联控制器

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十六核心Opteron处理器

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整个超级计算机就是由一个个这样的Cray XK7计算板组成的

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拿去装入主机

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供电系统

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节点间的互联线缆错综复杂

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网络与存储连接

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风冷开关

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散热系统温度监控:10℃

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这是老的Cray XT5机柜,美洲虎的组成部分

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热备份性能测试部分

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存储阵列

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基于Lustre的文件系统Spider,总容量10PB

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网络部分

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壮观的电话线

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控制室,全天候值守

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大量政府官员签名的一个老机柜
 

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因为机房内噪音巨大,需要带上耳塞

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变压器

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供电线路

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NVIDIA的Jonah Alben正在拍照——这可是GK110核心的设计师之一

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水冷散热系统

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外边的柴油发电机

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在泰坦上数据生成的3D视觉模型

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【泰坦的组装:跟DIY装机差不多】

也许你想知道如此一套规模宏大的超级计算机系统是怎么组装的,但说出来可能会让你觉得很没意思,跟普通人DIY装机并没什么两样,只不过设备略有不同,同样的工作需要重复N多次而已。

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众人分工执行

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硅脂是这样上的

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无聊的拧螺丝

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还是拧螺丝

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一堆堆的Tesla K20,流口水吧

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拆开防静电袋

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安装

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测试工作自然是必不可少的

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组装测试完毕的计算板装入机柜

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外边的图案其实是贴上去的

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