成果报告-国家高性能计算中心深圳分中心-深圳大学.PDF

中国学位与研究生教育学会 教育成果奖申请书 （教育实践类） 成果报告 成果名称：高性能人才培养平台建设与实践 成果完成人：陈国良、雷海军、蔡晔、毛睿、罗秋明 成果完成单位：深圳大学 成果展示网站： /web/ 成 果 报 告 （1）组建高性能计算实验室为平台，培养高性能计算人才。 在陈国良院士带领下组建广东省普及型高性能计算机重点实验室，研制具 有高自主可控、高性价比和高可信特性的个人高性能计算机系列机型，目前已 经研制成功了SD1 和SD2 两种机型，并正在进行SD-30 研制工作；研究了适应 于个人高性能计算机处理器间互连结构，目前已经取得了初步进展，正在形成 国产处理器互连创新性应用技术；研究了龙芯3B 矢量部件、FPGA 加速和GPU 加速等有效结合的体系结构；架设了基于国产处理器的IaaS 云端服务器基础 设施硬件平台。 本实验室重点研究基于国产CPU(包括广东研制CPU)的自主设计普及型高 性能计算机研制及应用。主要从事普及型高性能计算机体系结构、系统软件和 支撑软件研究；通用机型和面向特定重大应用的专用机型研制；开展普及型高 性能计算机在云计算、海量数据处理、生物信息学和医学图像处理等方面的推 广应用工作。为本科生、硕士研究生及并行信息处理专业的博士生的科研和教 学提供重要的平台支持，对培养具有高性能计算人才起到了至关重要的作用。 面向并行计算的应用软件：正在完善个人高性能计算机的并行计算模型； 已初步形成了国产处理器平台上众核操作系统原型，正在进行100s-1000s规 模的众核系统上的操作系统瓶颈的分析、预测，并形成了初步的相应解决方案； 进行了龙芯等国产处理器的多路服务器架构的底层访存优化支持，形成 NUMA 平台上基于指令采样的访存模式动态自动提取算法及相关的初步访存优化技 术。通过此高性能计算机的并行计算模型，学生能够更好地应用高性能计算机 完成相关并行计算实验，以达到理论联系实际的教学要求。 2 （2）研制了多路处理器计算机教学实验系统 多路处理器计算机教学实验箱是由四片四核龙芯 3A 构成 16 核 CC-NUMA 结构，内可配置外可扩展结构的实验硬件平台。其构架是由对 称的 4 个处理单元和控制板构成。4 个处理单元既可以通过网络互联为 MPP 结构，也可以通过内部的HT 总线交叉开关互联为SMP 结构，同时多 台实验箱也可以通过网络互联为集群结构。多路处理器计算机教学实验 箱及实验箱核心处理板逻辑结构图如图1 所示。 图1 多路处理器计算机教学实验箱及实验箱核心处理板逻辑结构图 实验系统特点如下：  多种并行层次：多发射、多核、多路、多机  多种互连方式：片上网络、HyperTransport、以太网  多种存储结构：CMP/SMP、CC-NUMA  多种编程模式：Pthread、MPI、OpenMP 该实验系统是由多路处理单元和前端控制单元组成，多路处理单元 上有对称的4 个计算节点，每个计算节点包含一颗龙芯3A 四核处理器。 4 个计算节点既可通过网络互连为多处理机集群架构，也可通过HT 总线 3 互连为CC-NUMA 架构。前端控制单元由龙芯2H 构成，为计算节点提供内 核和网络文件系统。在使用中，学生可通过网络远程控制多路处理单元 的配置和启动。实验系统主板的基本结构和软硬件结构图如图2 所示。 计算 计算 节点 节点 交 前端 换 控制单元 机 计算 计算