百萬億次超算服務(wù)蘇州科大固體微結(jié)構(gòu)研究

蘇州科技大學(xué)是由中央與地方共建、江蘇省蘇州市共建、以江蘇省管理為主的高等院校。學(xué)校自建校以來培養(yǎng)了包括中國科學(xué)院院士周錫元、中國工程院院士葉可明在內(nèi)的8萬余名本?？茖W(xué)生以及2000余名全日制碩士研究生。

作為學(xué)校引進(jìn)和自身培養(yǎng)相結(jié)合而形成的研究團(tuán)隊–固體微結(jié)構(gòu)研究團(tuán)隊，主要致力于研究凝聚態(tài)物質(zhì)中不同尺度層次，不同類型微結(jié)構(gòu)組態(tài)、分布、相互作用及形成和轉(zhuǎn)變規(guī)律,揭示它們與宏觀物理性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系，并將理論研究，計算機(jī)模擬與當(dāng)代先進(jìn)實驗手段相結(jié)合，探索、設(shè)計和制備各種類型的微結(jié)構(gòu)材料，研究其物理機(jī)制和新效應(yīng)，為發(fā)展新型微結(jié)構(gòu)材料以及器件奠定基礎(chǔ)。

為了更好的進(jìn)行固體微結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究，蘇州科技大學(xué)提出了需要一套百萬億次計算能力的超級計算機(jī)作為研究支撐。

浪潮應(yīng)對固體微結(jié)構(gòu)超算平臺復(fù)雜需求

根據(jù)應(yīng)用的需求，蘇州科技大學(xué)需要建成的超算平臺具備高性能、高擴(kuò)展、低功耗的特點，并對計算節(jié)點、GPU節(jié)點、IO節(jié)點等做了較細(xì)致的需求規(guī)劃，最終要求整套集群系統(tǒng)Linpack實測效率必須≥70%。

針對此次固體微結(jié)構(gòu)超算平臺設(shè)備采購項目需求，結(jié)合多年來對科學(xué)計算領(lǐng)域高性能應(yīng)用的深刻理解，浪潮推出了浪潮天梭TS10000高性能集群系統(tǒng)，本集群具有計算性能優(yōu)越、功耗控制領(lǐng)先、監(jiān)控管理系統(tǒng)方便易用、系統(tǒng)開放易于擴(kuò)展、服務(wù)體系完善等特點，同時采用全密閉冷池方案、行間制冷，可以對整個集群進(jìn)行集中監(jiān)控和管理、自動化運(yùn)維。

CPU+GPU異構(gòu)計算架構(gòu)：集群采用目前主流的CPU+GPU架構(gòu)，使計算能力更加可靠、高效。CPU計算節(jié)點采用浪潮高效能刀片計算節(jié)點，每臺配置2顆14nm Broadwell架構(gòu)的CPU。GPU計算節(jié)點采用浪潮旗艦GPU節(jié)點，每臺配置1塊K40M GPU卡。該服務(wù)器基于“IFA+效能動三角”產(chǎn)品設(shè)計理念，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊靈活、高可靠、高性能。使整體集群計算能力突破百萬億次大關(guān)，成為蘇南地區(qū)高校最大規(guī)模的超算平臺。

綠色節(jié)能：同時，蘇科大固體微架構(gòu)超算集群的功耗與散熱也是嚴(yán)格低于國家標(biāo)準(zhǔn)的。考慮到日趨嚴(yán)峻的環(huán)境問題，浪潮作為IT企業(yè)的綠色衛(wèi)士也是特別考慮到了這一問題。浪潮在滿足蘇科大超算集群百萬億次要求的前提下，對服務(wù)器和機(jī)房的功耗做出了嚴(yán)格的把控。爭取做到集群的每一瓦特都不浪費(fèi)，最終使集群的每瓦特計算能力達(dá)到Green 500的水平。為蘇科大建設(shè)綠色超算集群。

大內(nèi)存胖節(jié)點：固體微結(jié)構(gòu)模擬對節(jié)點的內(nèi)存要求十分苛刻，而且通用計算節(jié)點由于配置內(nèi)存較小，無法滿足固體微結(jié)構(gòu)模擬對內(nèi)存的需求，效率上會大大降低。然而胖節(jié)點避免了這一缺陷，大大滿足了集群對大內(nèi)存的需求。所以浪潮針對蘇州科技大學(xué)在計算物理上的大內(nèi)存需求配置NF8460M4四路服務(wù)器，每節(jié)點配置超大容量內(nèi)存，提高了單機(jī)的并行計算能力，使固體微結(jié)構(gòu)模擬在最短時間內(nèi)獲得最可靠的數(shù)據(jù)。

應(yīng)用優(yōu)化：蘇州科技大學(xué)的數(shù)理學(xué)院的凝聚態(tài)物理方向是以二維非晶碳材料、鈣鈦礦氧化物和磁致冷材料等凝聚態(tài)物質(zhì)為研究對象，系統(tǒng)的研究多體系中光致電輸運(yùn)機(jī)理、非晶碳薄膜制備及性能優(yōu)化、磁性材料新相探索等，最終實現(xiàn)設(shè)計和發(fā)展新型的碳基半導(dǎo)體器件、氧化物氣敏器件和磁電存儲器件。在集群中通過GPU加速卡模擬計算凝聚態(tài)物質(zhì)中大量粒子的運(yùn)動方式，可有效的幫助院系研究凝聚態(tài)物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的各種物理性質(zhì)，使應(yīng)用研究獲得質(zhì)的飛躍。

浪潮為蘇州科技大學(xué)設(shè)計構(gòu)建的超算平臺滿足了用戶需求，使原來數(shù)天數(shù)小時才能運(yùn)行出的結(jié)果，現(xiàn)在數(shù)分鐘即可得到更加精確的數(shù)據(jù)，大幅提高了蘇州科技大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)超算集群的計算速度及精度。

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