国网中心计算能量全面提升-国家试验研究院.DOCVIP

國網中心高速計算能量全面提升 圖．文 ∕吳育銘全球高速計算發展趨勢的觀察中我們不難發現：面臨計算資源需求不斷擴增、計算尺度不停增長，高速計算的能量發展如同競速，每一年皆大幅度向上攀升，高速計算領域的歷史與全球版圖也一再地被重新改寫。 立足為全台灣唯一肩負資訊基礎建設的國家級高速計算中心，國網中心服務全國科學、研發等跨領域專長所需之高速計算資源；從歷年趨勢預測所預見可能產生的計算資源問題，國網中心貼近全球趨勢，自2006年起，積極邀請國內專家學者共同佈局未來計算資源的分配，並根據過去幾年使用者對於計算資源需求之統計以及整體維運的考量，規劃建置新一代的高速計算平台，預計將可於2007年正式啟用，屆時國網中心的整體計算能力將全面提升三倍之多，亦將能擴大支援更多跨領域之大尺度運算需求。 躍居東南亞之冠的新一代高速計算平台 升級計算量 拓展大尺度計算模擬 國網中心所規劃建置的新一代高速計算平台，總計算效能（Rpeak）為24.6TF（Rmax 15.97TF）， 此套新建置系統為IBM System x3550，擁有512個節點，採Intel Woodcrest 3.0GHz雙核心處理器，共2048個cores，計算能力亦遠超越於國網中心現有之HP 64Bit Cluster主機，整體計算量升級三倍以上（圖1）可謂國網中心歷年來最大的高速計算主機。事實上，截至2006年，國網中心高速計算主機總計算能量已達到每秒8.5TF（Rpeak）（註1），其中含專用主機2.3TF，全面提供全國學術研究以及各領域應用；本次計算資源再升級，在計算效能與效率上將帶來重大突破，對於超大型平行計算需求、需經年累月的計算、或是大尺度的計算模擬，國網中心將能提供最有力的，加速促成科學研發的成果展現。 預期2007年正式啟用後，拓展跨領域大尺度應用便能具體實現，除了提供國家颱洪研究中心、新能源開發、醫療影像等重大國家級計畫使用，更預計藉此強大的計算力， 註1：Teraflop (TF)在超級計算領域，浮點計算(flops)是一個縮寫，意指“每秒浮點計算次數(Floating point Operations Per Second)”。Tera則是兆級單位（10的12次方）。Teraflop 即兆級浮點運算。1Teraflop表示每秒鐘可執行1兆次浮點運算。以國網中心新建之高速計算平台為例，其總計算效能最高可達24.6 Teraflops (TF)，意思是它具備能從理論上完成每秒鐘24.6兆次的運算能力。 圖1：2003年至2007年國網中心計算主機總能量 目前國網中心計算資源使用領域的分佈（圖2），主要為物理、化學之研究，其中更支援多項大型計畫；例如2TF專用計算主機，便提供約24項大型計畫使用，共同參與的學術界卓越專家達19人，使用率高達91%以上，2006年共服務包括奈米、能源開發、氣象、天文、分子模擬、計算物理等領域（表1）。 在大尺度計算模擬方面，國網中心也投注相當的計算能量，緊密結合氣象計算模擬、醫療影像計算、再生能源計算等國家級大尺度計算應用，對於科學發展以及科技研發的促成有十分關鍵的影響力，更進一步推展至廣泛的民生應用中，其所創造的加值效益更值得我們期待與關注。就氣象計算模擬部分，國網中心與首席科學家商文義、葉高次教授合作，進行氣象模擬程式平行化，並與日本地球模擬中心（Earth Simulation Center）簽署雙邊合作；醫療影像計算，則以3D醫療影像重建軟體技術，與長庚大學、工研院合作顱骨重建與力學分析、真空腔體氣體混合流場模擬開發，預期未來將以醫療設備商品化之目標發展；至於再生能源計算方面，特別與林明璋院士合作再生能源之開發，獲美Emory大學Emerson Center 訪問學者獎助，進行太陽能電池轉換效率研究。圖2：國網中心計算資源使用者主要研究領域 表1：國網中心2006年專用計算主機用戶計畫一覽 全新高速計算平台系統建置 強大計算力的系統優勢 國網中心全新建置的高速計算平台IBM System x3550，乃以東南亞之冠的強大的計算力著稱，就整體系統架構的觀點，其所具備之系統與功能上的優勢更是不容小覷。以下為其系統軟硬體細部剖析介紹（系統架構圖）： Computing Core Unit 本系統共512個節點，2048顆處理器。每個節點包含Intel Woodcrest CPU 3.0GHz 2顆、4GB DDR2 677MHz主記憶體、PCI-E Voltaire Infiniband 網路連接卡、146GB SAS 3.5” 硬碟。 Interconnection Unit 由2座 Voltaire 9288 IB Switch 組成核心高速交換網路，另使用44台Voltaire 9024D-M (24 4X port) ，