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浅析高性能计算应用的需求与发展

浅析高性能计算应用的需求与发展
浅析高性能计算应用的需求与发展

浅析高性能计算应用的需求与发展

【摘要】本文阐述了高性能计算的概念,中国高性能计算的现状和发展趋势,随后,本文进一步分析了国内高性能计算应用的需求,针对目前高性能计算的应用,本文最后分析了高性能计算应用需求的展望。

【关键词】高性能计算;应用;需求;发展

一、前言

高性能计算的应用为国内的科技发展做出了诸多的贡献,因此,国内也在致力于拓展高性能计算的应用范围,从而希望进一步的促进高性能计算的发展,为我国的科学技术的不断发展提供技术支持。

二、高性能计算概述

高性能计算(HPC) 指通常使用很多处理器(作为单个机器的一部分)或者某一集群中组织的几台计算机(作为单个计算资源操作)的计算系统和环境。有许多类型的HPC 系统,其范围从标准计算机的大型集群,到高度专用的硬件。大多数基于集群的HPC系统使用高性能网络互连,比如那些来自InfiniBand 或Myrinet 的网络互连。基本的网络拓扑和组织可以使用一个简单的总线拓扑,在性能很高的环境中,网状网络系统在主机之间提供较短的潜伏期,所以可改善总体网络性能和传输速率。

三、中国高性能计算的现状与发展

20 世纪90 年代以来,随着”神威”、”银河”、”曙光”、”深腾”等一批知名产品的出现,我国成为继美国、日本之后的第三个具备高性能计算机系统研制能力的国家,被誉为世界未来高性能计算市场的”第三股力量”。我国在高性能计算机研制方面取得了较好的成绩,掌握了研制高性能计算机的一些关键技术,参与研制的单位也由科研院发展到企业界,有力地推动了高性能计算的发展。目前,我国的高性能计算环境已得到重大改善,总计算能力与发达国家的差距逐步缩小。我国的高性能计算技术拓宽了我国科学技术研究的深度和广度,提高了我国工业的生产效率,同时也节约了很多生产成本。我国的高性能计算技术目前主要在石油行业、天气预报、核能模拟、生物工程等领域得到了广泛的应用。

但是中国高性能计算的应用还不够广、不够深入,应用水平和应用效率都比较低下。我国对高性能计算应用的投入还远远不够,应用研发力量薄弱且分散,缺乏跨学科的综合型人才,从事高端应用软件研发的单位很少,企业界基本未介入,没有良好的相互交流的组织渠道等。高性能应用软件的开发和高效并行算法研究尚不能与高端计算机发展同步,在一定程度上存在为计算机”配”软件的思想。我国高性能计算应用的研究与发明明显滞后于高性能计算机的发展。国外品牌还占领着很多关乎国计民生的关键领域和行业,国产高性能服务器的市场份额仍然偏低。

浅析高性能计算应用的需求与发展

浅析高性能计算应用的需求与发展 【摘要】本文阐述了高性能计算的概念,中国高性能计算的现状和发展趋势,随后,本文进一步分析了国内高性能计算应用的需求,针对目前高性能计算的应用,本文最后分析了高性能计算应用需求的展望。 【关键词】高性能计算;应用;需求;发展 一、前言 高性能计算的应用为国内的科技发展做出了诸多的贡献,因此,国内也在致力于拓展高性能计算的应用范围,从而希望进一步的促进高性能计算的发展,为我国的科学技术的不断发展提供技术支持。 二、高性能计算概述 高性能计算(HPC) 指通常使用很多处理器(作为单个机器的一部分)或者某一集群中组织的几台计算机(作为单个计算资源操作)的计算系统和环境。有许多类型的HPC 系统,其范围从标准计算机的大型集群,到高度专用的硬件。大多数基于集群的HPC系统使用高性能网络互连,比如那些来自InfiniBand 或Myrinet 的网络互连。基本的网络拓扑和组织可以使用一个简单的总线拓扑,在性能很高的环境中,网状网络系统在主机之间提供较短的潜伏期,所以可改善总体网络性能和传输速率。 三、中国高性能计算的现状与发展 20 世纪90 年代以来,随着”神威”、”银河”、”曙光”、”深腾”等一批知名产品的出现,我国成为继美国、日本之后的第三个具备高性能计算机系统研制能力的国家,被誉为世界未来高性能计算市场的”第三股力量”。我国在高性能计算机研制方面取得了较好的成绩,掌握了研制高性能计算机的一些关键技术,参与研制的单位也由科研院发展到企业界,有力地推动了高性能计算的发展。目前,我国的高性能计算环境已得到重大改善,总计算能力与发达国家的差距逐步缩小。我国的高性能计算技术拓宽了我国科学技术研究的深度和广度,提高了我国工业的生产效率,同时也节约了很多生产成本。我国的高性能计算技术目前主要在石油行业、天气预报、核能模拟、生物工程等领域得到了广泛的应用。 但是中国高性能计算的应用还不够广、不够深入,应用水平和应用效率都比较低下。我国对高性能计算应用的投入还远远不够,应用研发力量薄弱且分散,缺乏跨学科的综合型人才,从事高端应用软件研发的单位很少,企业界基本未介入,没有良好的相互交流的组织渠道等。高性能应用软件的开发和高效并行算法研究尚不能与高端计算机发展同步,在一定程度上存在为计算机”配”软件的思想。我国高性能计算应用的研究与发明明显滞后于高性能计算机的发展。国外品牌还占领着很多关乎国计民生的关键领域和行业,国产高性能服务器的市场份额仍然偏低。

云计算资源需求分析报告和规划

1.1.1.1云计算资源需求分析与规划 1.1.1.1.1数据中心服务器部署基本要求 本项目关键业务数据库、数据仓库采用物理服务器独立部署(集群+同城双活),应用和管理类服务器采用虚拟机部署(同城双活)。 1.1.1.1.2应用服务器采用虚拟化方案 采用虚拟化技术是实现云计算的基础。通过为客户提供服务器整合和数量控制、业务连续性、测试/开发自动化、企业台式机管理等解决方案,从而实现降低成本、提高响应速度、实现零停机、灾难快速恢复等系列好处。通过虚拟架构整合服务器,可以控制x86服务器的蔓延,在一台服务器上运行多个操作系统和应用,并使新的硬件支持老的应用,数据中心撤退旧的硬件。虚拟基础架构使企业能够通过提高效率、增加灵活性和加快响应速度而降低IT成本。管理一个虚拟基础架构使IT能够快速将资源和业务需要连结起来,并对其进行管理。虚拟基础架构可以使x86服务器的利用率从现在的5-15%提高到60-80%,并且在数十秒的时间完成新应用程序的资源调配,而不需要几天时间。请求响应时间也改为以分钟计算。在维护上,可以实现零停机硬件维护,不需要等待维护窗口。 服务器虚拟化是计算机资源逻辑组的过程,这种资源的新虚拟视图并不受实现,地理位置或底层资源的物理配置的限制。这种逻辑视图对信息基础设施有深远的影响。

◆服务器虚拟化带来的益处: 虚拟化技术可借助信息基础设施更好地提供服务,从而帮助客户节省资金。与传统的物理服务器部署方式相比,虚拟化所带来的一些优势包括:?能够迅速保存、复制和供应虚拟机,从而实现零停机时间维护并支持全新的“go live(实时化)”方案; ?动态共享服务器平台中的闲置资源,从而在消除烟囱式(stovepipe)部署的同时,进一步提高性能和利用率;与此同时也能为应用提供一个 隔离性的操作环境; ?可以实现更高的技术标准化水平和流通率,从而降低运营和维护成本; ?可在虚拟服务器组件发生故障时进行无缝故障切换,从而提高系统可用性; ?降低复杂性,从而改进逻辑和物理灾难恢复。 ◆服务器虚拟化的软件平台选型原则 在服务器虚拟化的软件平台方面,主流的软件提供商均提供了所有软件厂商具有管理 CPU、存、网络和硬盘资源的能力的服务器虚拟化软件,这些软件都同时支持 Windows 与 Linux 操作环境。目前,服务器虚拟化软件分为商用软件和开源软件,这些软件都提供了对于服务器虚拟化硬件平台的支持,然而之间存在细微的差别。此外不同的虚拟化软件的软件架构之间的差异较大,不同平台上的虚拟机并不能很好实现相互之间的兼容或迁移。 在服务器虚拟化的软件平台选择中,应重点考虑以下几点: ?系统稳定性和可扩展性 ?迁移的便利性,包括从物理服务器向虚拟机的迁移 ?对于虚拟化硬件平台的支持 ?良好的兼容性 ◆服务器虚拟化的硬件平台选型原则 为服务器虚拟化选择适当的硬件平台正如选择适当的虚拟化软件一样重要为了做出正确的选择,必须考虑到以下因素: ?优越的性能:服务器虚拟化的主要目的是更加充分的利用资源。在单台服务器上增加的工作负载需要更高的系统性能,以保持所需的服务等级

最新高性能计算平台设计方案模板

XXXX 高性能计算平台建设方案 XXXXX 2013年4月

目录 1 概述 (2) 1.1 背景概况 (2) 1.2 建设内容 (3) 1.3 设计原则 (3) 2 总体架构 (5) 3 高性能计算平台硬件系统 (6) 3.1 平台架构图 (6) 3.2 主要设备选型 (8) 3.3 Cluster集群系统 (9) 3.4 计算节点 (10) 3.5 管理节点 (10) 3.6 I/O存储节点 (11) 3.7 网络系统方案............................................................................... 错误!未定义书签。 3.8 管理网络 (12) 3.9 监控网络 (12) 3.10 存储系统 (12) 4 高性能计算平台软件系统 (13) 4.1 64位Linux操作系统 (13) 4.2 集群管理软件 (14) 4.3 作业调度系统 (14) 4.4 并行文件系统 (15) 4.5 集群并行计算环境 (15) 4.6 标准库函数 (16) 4.7 标准应用软件 (16) 5 项目经费预算 (17) 5.1 经费来源 (17) 5.2 经费支出预算 (17) 附页——高性能计算平台技术参数要求 (18)

1概述 1.1背景概况 20世纪后半期,全世界范围掀起第三次产业革命的浪潮,人类开始迈入后工业社会——信息社会。在信息经济时代,其先进生产力及科技发展的标志就是计算技术。在这种先进生产力中高性能计算机(超级计算机)更是具有代表性。 时至今日,计算科学(尤其是高性能计算)已经与理论研究、实验科学相并列,成为现代科学的三大支柱之一。 三种科研手段中,理论研究为人类认识自然界、发展科技提供指导,但科学理论一般并不直接转化为实用的技术;实验科学一方面是验证理论、发展理论的重要工具,另一方面,它是在理论的指导下发展实用技术,直接为经济发展服务;计算科学的发展也有相当悠久的历史,只是在计算机这一强大的计算工具问世之前,计算只能利用人类的大脑和简单的工具,计算应用于科学研究有天然的局限性,限制了它作用的发挥;随着计算机技术的发展,使用科学计算这一先进的技术手段不断普及,逐渐走向成熟。科学计算可以在很大程度上代替实验科学,并能在很多情况下,完成实验科学所无法完成的研究工作。科学计算也直接服务于实用科技,并为理论的发展提供依据和机会。在许多情况下,或者理论模型过于复杂甚至尚未建立,或者实验费用过于昂贵甚至不允许进行,此时计算模拟就成为求解问题的唯一或主要手段了。 目前,高性能计算已广泛应用于国民经济各领域,发挥着不可替代的重要作用: a) 基础学科中深入的知识发现,问题规模的扩大和求解精度的增加需要更高性能的计算资源。例如,计算立体力学、计算材料学、计算电磁学。 b) 多学科综合设计领域中大量多部门协同计算需要构建高性能的综合平台。例如,汽车设计、船舶设计。 c) 基于仿真的工程科学结合传统工程领域的知识技术与高性能计算,提供经济高效地设计与实践方法。例如,基于仿真的医学实践、数字城市模拟、核电、油田仿真工具、新材料开发、碰撞仿真技术、数字风洞。

高性能IO技术及发展趋势

摘要:本文主要就近年来问世的新一代高性能I/O技术做一全方位介绍,着重从其基本特性和体系结构的角度分析各种I/O技术的特点,以帮助有关技术人员进一步把握新一代高性能I/O的技术现状及发展趋势。 关键词:高性能I/O技术、PCI Express、InfiniBand、Fibre Channel、HyperTransport、RapidIO、SPI、SAS、iSCSI、SA TA 一、引言 计算机I/O技术在高性能计算技术的发展中始终是一个十分重要的关键技术。其技术特性决定了计算机I/O的处理能力,进而决定了计算机的整体性能以及应用环境。从根本上讲, 无论现在还是将来,I/O技术都将制约着计算机技术的应用与发展,尤其在高端计算领域。近年来随着高端计算市场的日益活跃,看似平静的高性能I/O技术之争也愈演愈烈。尤其是当计算机主机速率与总线速率的矛盾日益突出时,新的总线技术便应运而生,演绎出一段段精彩的技术篇章,计算机I/O技术的发展开始让我们眼花缭乱。如PCI Express、InfiniBand、HyperTransport、RapidIO等高性能I/O技术的发展令人注目。而广泛应用于网络存储、高性能集群及并行计算系统的I/O技术,如Fibre Channel、SCSI Parallel Interface(SPI)、Serial Attached SCSI(SAS)、iSCSI等,更使计算机总线技术远远超出“连接功能部件”的范畴。本文试图从基本概念、体系结构、功能指标等角度全面分析新近问世的各种高性能I/O 技术,以全方位展示其技术特点,帮助有关技术人员把握高性能I/O的技术现状和发展趋势。 二、新一代高性能I/O技术综述 近年来推出的新一代高性能I/O主要有:PCI Express(3GIO)、InfiniBand Architecture (IBA)、Fibre Channel(FC)、HyperTransport、RapidIO、SPI(SCSI Parallel Interface)、SAS (Serial Attached SCSI)、iSCSI、SA TA(Serial A TA)等。 (1)PCI Express PCI Express(3GIO)是一种新型串行Point-to-Point I/O总线体系。其基本目标有两个:一是提供chip-to-chip级互联的局部总线,二是以较低的开销升级现有的PCI架构性能。这一串行总线的根本动机就是通过少许引脚来实现高带宽数据传输,而不是像并行PCI或PCI-X 那样。据PCI-SIG(Special Interest Group)最新公布的数据,PCI Express目前可以达到的单路单向速率是2.5Gb/s。也就是说可提供高达200MB/s的带宽,近乎是典型PCI2.2速率的2倍。今后随着硅片技术的不断发展,单路单向的数据传输速率可望突破10Gb/s,几乎达到铜介质数据传输率的极限值。此外,PCI Express通过增加信号线对还可组成X1、X2、X4、X8、X16、X32等多路I/O总线,这样一来其所能达到的峰值带宽简直是无法想像的。在提供了更高带宽的同时,PCI Express还提供了对PCI和PCI-X软件的兼容支持,和对chip-to-chip级、I/O适配器之间以及对IEEE 1394、USB 2.0等附属接口的支持。 PCI Express的体系结构:PCI Express采用的分层体系结构使其可扩展性、模块化以及重用机制成为可能。它从体系结构上可以分为五层,从上至下分别为物理层、数据链路层、事物处理层、软件层以及Config/OS层。上面三层结构基本上与具体的操作系统无关,并且将

2019年大数据云计算行业分析报告

2019年大数据云计算行业分析报告 2019年8月

目录 一、流量数据爆发,大数据时代正式来临 (6) 1、移动设备加速普及,移动流量正值爆发 (6) (1)移动设备渗透率持续提升 (6) (2)高速网络用户群体不断扩大,移动流量爆发可期 (7) (3)分地区来看,西部地区流量需求巨大 (7) 2、固定宽带纵向横向同步发展 (8) (1)固定宽带逐渐普及,农村宽带用户增长明显 (8) (2)网络提速加快,高速宽带渗透率提升 (9) (3)大数据时代正式来临 (10) (4)大数据分析挖掘商机决定企业未来 (11) 二、摩尔定律或将失效,云计算成有力支撑 (11) 1、摩尔定律出现与失效 (11) 2、云计算成优秀解决方案 (12) 3、云计算优势明显,政府大力推动 (14) (1)云计算在商业应用上优势明显 (14) (2)云计算对社会发展贡献不可忽略 (16) (3)政策体系日趋完善,助力云计算产业高速发展 (16) 三、云计算市场空间广阔,IaaS领域快速成长 (18) 1、公有云市场仍是主力军,混合云有望快速增长 (18) (1)全球:云计算市场增长趋于稳定 (19) (2)公有云市场仍是主力军 (19) (3)混合云有望异军突起 (20) 2、SaaS占据主要份额,IaaS快速增长 (21) (1)根据云计算服务类型可分为三种:IaaS、PaaS、SaaS (21)

(2)全球范围内SaaS占比最大,IaaS增速最快 (22) (3)IaaS成我国公有云主力军,云主机需求旺盛 (23) 四、西学东渐看我国发展趋势,并购外延时代拉开序幕 (24) 1、我国与美国云计算产业存在差距 (24) 2、并购持续活跃,补齐短板抢占份额 (26) (1)领先集团加速扩张布局 (26) (2)云计算领域并购活动持续活跃 (27) (3)场内场外并购抢占云计算市场 (27) 3、IDC设备需求增加,IDC成云计算公司竞争热点 (28) (1)IT巨头介入云计算产业拉动数据中心设备需求上升 (28) (2)基础设施服务价格战出现 (29) (3)数据中心资源成云计算公司竞争焦点 (29) 4、企业生态形成数字产业竞争力 (30) (1)企业生态形成数字产业竞争力 (30) (2)应用生态形成 (31) (3)业务拓展与整合 (31) (4)合作伙伴形成 (31) 五、透析云计算产业链 (32) 1、上游产业 (33) (1)通信网络运营 (33) (2)通信设备制造 (34) (3)数据运维产业 (34) 2、中游产业 (35) (1)IaaS:从全球的市场份额看,亚马逊排名第一 (35) (2)PaaS:微软的市场份额在全球范围内排名第二 (35) (3)SaaS:SAP是世界上最大的企业信息管理体制解决方案提供商 (36) 3、下游产业 (36)

【高性能计算中心】高性能计算的现状、市场需求与发展趋势

高性能计算的现状与发展 高性能计算中心需求特点与发展趋势

目录 1.1 高性能计算的现状与发展 (3) 1.1.1 高性能计算概述 (3) 1.1.2 高性能计算的应用需求 (3) 1.1.3 国外高性能计算发展现状 (4) 1.1.4 国内高性能计算发展现状 (5) 1.1.5 高性能计算机关键技术发展现状 (7) 1.2 高性能计算中心需求特点与发展趋势 (13) 1.2.1 需求特点 (13) 1.2.2 技术发展趋势 (14) 2

1.1高性能计算的现状与发展 1.1.1高性能计算概述 高性能计算(High Performance Computing,简称HPC)是计算机科学的一个分支,研究并行算法和开发相关软件,致力于开发高性能计算机(High Performance Computer),满足科学计算、工程计算、海量数据处理等需要。 自从1946年设计用于导弹弹道计算的世界上第一台现代计算机诞生开始,计算技术应用领域不断扩大,各应用领域对计算机的处理能力需求越来越高,这也促使了高性能计算机和高性能计算技术不断向前发展。随着信息化社会的飞速发展,人类对信息处理能力的要求越来越高,不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机,而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求也迅猛增长。1.1.2高性能计算的应用需求 应用需求是高性能计算技术发展的根本动力。传统的高性能计算应用领域包括:量子化学、分子模拟、气象预报、天气研究、油气勘探、流体力学、结构力学、核反应等。随着经济发展和社会进步,科学研究、经济建设、国防安全等领域对高性能计算设施及环境提出了越来越高的需求,不仅高性能计算的应用需求急剧增大,而且应用范围从传统领域不断扩大到资源环境、航空航天、新材料、新能源、医疗卫生、金融、文化产业等经济和社会发展的众多领域。 当前,世界和中国面临诸多重大挑战性问题。比如,全球气候出现快速增温的事实使“应对气候变化”成为各国政治、经济和社会发展的重大课题,为了进一步消减“温室效应”和减少碳排放,实现可持续发展的低碳经济,新材料的发现、设计与应用迫在眉睫;随着化石能源的日益枯竭和环境的日趋恶化,新能源的开发势在必行;随着科技的发展,人类迈向太空的脚步逐渐加快,空间资源的争夺和战略性部署竟然愈发激烈,航空航天领域作为此项重大科研技术活动的基础支撑,投入将持续扩大;为了攻克重大疾病、进一步提高人口健康质量,生命科学与新药制造已成为技术发展和经济投入的重要增长点;在国际竞争的大环境下,基础科研实力是高新技术发展的重要源泉,是未来科学和技术发展的内在动力,也是实现国 3

制造行业中的高性能计算主要应用及其特点(精)

制造行业中的高性能计算主要应用及其特点 制造行业的高性能计算用户主要分成两类:1) 实际制造企业,如汽车设计制造厂商、航空工业企业、电力企业及消费产品生产商等。这一类用户通过高性能计算技术来提高产品的性能,减低成本,同时缩短产品的设计、生产周期,以使企业在市场上更具竞争力;2)研发单位,如政府、国防和大学中涉及制造行业的部门或专业。这一类用户的目标是利用高性能计算技术改善设计方法,提高设计水平从而为实际生产服务。 下图给出了制造行业中采用计算机进行产品开发的流程,包括建模、前处理(模型修改和网格生成)、计算分析、交叉学科综合及后处理几个部分。其中高性能计算主要应用于计算分析部分,统称为计算机辅助制造工程(MCAE )。 MCAE 可以分为隐式有限元分析(IFEA )、显式有限元分析(EFEA )和计算流体动力学(CFD )三个子学科,如下图所示。几乎所有的制造企业的高性能计算都依赖于独立软件开发商(ISV )提供的商业软件,只有计算流体动力学中结构网格计算类型的软件是以用户自己开发为主。因此制造行业中的高性能计算具有与教育科研领域不同的特点,用户在购买硬件平台的同时通常会购买相应的科学计算软件产品,而且在某种程度上往往是应用软件的特性决定了硬件平台的选择。 建模

下表中给出了MCAE常用的应用软件,并列出这些软件的特点、可扩展性及其对系统要求。从表中可以看到,隐式有限元分析(IFEA)软件的可扩展性不好,通常不会高于10个处理器。这是由隐式算法本身决定的,因为采用隐式算法的程序并行通常是细粒度的并行,并行开销要远大于可以采用粗粒度并行的显式算法。针对其可扩展性有限的特点,为这类用户推荐系统时可以考虑p650,p655,及p670这样中档服务器。另外显式有限元分析(EFEA)软件和结构网格计算流体动力学(CFD Structured)软件对CPU的性能要求很高,对I/O的要求较低,同时对带宽和延迟的要求也不高,可以看出这种类型的应用可以较好地运行在MPP结构类型的系统上,尤其是用类似p655或p690这样多CPU服务器作为节点的Cluster1600系统。

最新Openstack项目需求分析资料

云计算课程大实验项目 需求分析 Openstack项目组 2018-01-22

目录 1.整体架构 (3) 1.1.客户需求 (3) 1.2.需求分析及建议 (3) 2.功能需求 (3) 2.1.客户需求 (3) 2.2.需求分析及建议 (4) 3.安全性要求 (4) 3.1.客户需求 (4) 3.2.需求分析及建议 (4) 4.虚拟系统管理 (4) 4.1.客户需求 (4) 4.2.需求分析及建议 (5) 5.Cloud安装 (5) 5.1.客户需求 (5) 5.2.需求分析及建议 (5) 6.Cloud管理与维护 (7) 6.1.客户需求 (7) 6.2.需求分析及建议 (7) 7.磁盘管理 (7) 7.1.客户需求 (7) 7.2.需求分析及建议 (8) 8.云环境配置管理 (8) 8.1.客户需求 (8) 8.2.需求分析及建议 (8)

1.整体架构 1.1.客户需求 (1)采用控制节点和计算节点的架构模式,软件基于裸机的自动化安装,一键式部署虚拟化管理程序( KVM Hypervisor); (2)以web为基础的集中化管理平台,提供所有必须的管理功能机制; (3)网络接口可以按照需求调整虚拟网络与实体网络的桥接,并可赋予VLAN 的标记进行网络流量隔离; 物理机配置:3台1U的DELL服务器(配置:) 2.功能需求 2.1.客户需求 (1)支持虚拟机的动态迁移,管理者可根据管理上的需求,将正在运作中的虚拟机,由原本运作的主机上,迁移至另外一台可用的主机,而迁移的过程会保持虚拟系统之程序与数据的完整运作状态,不会造成重新启动的现象 (2)管理者弹性化地进行服务与资源的调配,无论当需要机器维修或硬件换置时,或是需要动态将负载较高的服务迁移至较优规的硬件环境,管理者都无须再担忧会对运作中的服务造成冲击

科学技术的发展

第11课科学技术的发展 [教材分析] 《科学技术的发展》是《中国历史》七/一教材第三单元“大一统帝国与多民族融合”中的一课,介绍了从秦汉到南北朝时期我国科技的主要成就,这是教材第一次专题介绍中国古代的科学技术发展史。对于一个国家来说,文明程度有多高,科学技术的发展水平是衡量标准之一。这一时期我国所取得的杰出成果已经达到了世界领先水平,这是中华民族智慧的结晶,是炎黄子孙的骄傲。而当时科学家们不畏艰难、勇于创新的那种民族精神正值得我们后人去进一步发扬光大。 [教学设计] 本节课不仅要让学生掌握秦汉到南北朝时期我国的科学技术成就知识,更要让他们切身体会到古代科学家们身上所洋溢的民族精神,产生民族自豪感和树立民族自信心。故在教学中,我采取同一科技成就发展的中外比较法和让学生通过模拟历史场景等方法,达到这一目的。 [教学目标] 1、知识与技能 (1)知道我国四大发明之一的造纸术的发明和传播情况,了解蔡伦的造纸工艺及他在改进造纸术方面所起到的重要作用。 (2)知道祖冲之的主要成就——圆周率、《缀术》及大明历。 (3)知道张衡、张仲景、华佗和贾思勰在天文地理、医学、农业等方面的突出贡献。 2、过程与方法 (1)通过比较法,了解传统书写材料与纸在使用上的优劣,认识中国在纸发明上的重要意义;通过对造纸工序的了解,从模拟造纸场景的过程中,体会到科学发明来源于实践的道理。 (2)通过模拟祖冲之算圆周率的方法,了解并学习他顽强的毅力和严谨的科学态度,知道“祖率”的历史地位。 (3)通过指导学生制作《魏晋南北朝时期科技成就简表》,了解除蔡伦、祖冲之之外的这一时期的其他科学家及其重要成就。 3、情感、态度与价值观

高性能计算在生命科学中的应用

高性能计算在生命科学中的应用

目录 1.1 高性能计算的发展现状 (3) 1.1.1 高性能计算概述 (3) 1.1.2 高性能计算的应用需求 (3) 1.1.3 国外高性能计算发展现状 (4) 1.1.4 国内高性能计算发展现状 (5) 1.1.5 高性能计算机关键技术发展现状 (7) 1.2 高性能计算在生命科学中的应用 (13) 1.2.1 基因测序数据处理 (13) 1.2.2 蛋白质结构研究 (34) 1.2.3 计算机辅助药物设计 (50)

1.1高性能计算的发展现状 1.1.1高性能计算概述 高性能计算(High Performance Computing,简称HPC)是计算机科学的一个分支,研究并行算法和开发相关软件,致力于开发高性能计算机(High Performance Computer),满足科学计算、工程计算、海量数据处理等需要。 自从1946年设计用于导弹弹道计算的世界上第一台现代计算机诞生开始,计算技术应用领域不断扩大,各应用领域对计算机的处理能力需求越来越高,这也促使了高性能计算机和高性能计算技术不断向前发展。随着信息化社会的飞速发展,人类对信息处理能力的要求越来越高,不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机,而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求也迅猛增长。1.1.2高性能计算的应用需求 应用需求是高性能计算技术发展的根本动力。传统的高性能计算应用领域包括:量子化学、分子模拟、气象预报、天气研究、油气勘探、流体力学、结构力学、核反应等。随着经济发展和社会进步,科学研究、经济建设、国防安全等领域对高性能计算设施及环境提出了越来越高的需求,不仅高性能计算的应用需求急剧增大,而且应用范围从传统领域不断扩大到资源环境、航空航天、新材料、新能源、医疗卫生、金融、互联网、文化产业等经济和社会发展的众多领域。 当前,世界和中国面临诸多重大挑战性问题。比如,全球气候出现快速增温的事实使“应对气候变化”成为各国政治、经济和社会发展的重大课题,为了进一步消减“温室效应”和减少碳排放,实现可持续发展的低碳经济,新材料的发现、设计与应用迫在眉睫;随着化石能源的日益枯竭和环境的日趋恶化,新能源的开发势在必行;随着科技的发展,人类迈向太空的脚步逐渐加快,空间资源的争夺和战略性部署竟然愈发激烈,航空航天领域作为此项重大科研技术活动的基础支撑,投入将持续扩大;为了攻克重大疾病、进一步提高人口健康质量,生命科学与新药制造已成为技术发展和经济投入的重要增长点;随着互联网技术不断发展,借助海量数据与高性能计算的力量使得人工智能研究不断取得新的突破,各大互联网企业对高性能计算的投入将持续增加;在国际竞争的大环境下,基础科研实力是高新技术发展的重要源泉,是未来科学和技术发展的内在动力,也是实现国家经济、社会和环境可持续性发展的重要途径,基础科学研究的投入也将持续增长。

云计算机房需求分析

YK高新区IDC机房建设思路 一、发展目标 YK高新区IDC(智慧城市承载平台)项目参照电信运营商IDC运营管理体系建设,一期在网络管理和功能上除具备IDC机房及基础网络资源管理、安全防护、DNS\IP自治域AS网络管理功能、多线或BGP管理等网络功能,还要初步具备OSS\BSS\MSS运营管理功能,2-3年内争取建成东北地区最大的第三方独立运营的电信级数据中心。 二、实施内容 YK高新区IDC是一项技术创新性强、业务门类复杂的系统工程,根据该项目的具体情况,将以“业务为导向”分步实施的策略来建设。一期的建设将主要精力放在网络平台和基础系统的建设上,重点考虑2-3项智慧城市应用和业务系统的建设,为智慧城市探索市场化运营的业务模式。 主要包括: 网络平台:核心交换、Internet接入网络、后端网络; 基础系统:网络及存储系统、DNS系统、安全系统、网络管理系统; 业务系统:业务展示及受理系统、客户多方式获取服务、管理和投诉; 应用系统:数据库服务系统、ASP应用系统、Web-Hosting系统; 网络系统:负载均衡系统、存储系统、数据备份、IaaS系统; 网络运营管理OBM系统:IDC综合管理系统,认证计费系统、CRM(客户关系管理系统)。 三、系统建设原则及思路 1、建设原则 营口高新区IDC项目的规划建设,本着"统一规划、统一标准、充分利用、逐步推进"的思想,展开数据中心的建设。在工程建设中,强调安全可靠、统一、实用、快速高效、简单方便和易于扩充等原则。 (1)统一性原则:在技术、接口制式和数据格式上采用统一的技术标准、描述和表现,并进行统一的数据安全控制和异地集中备份。 实用性原则:开发和利用成熟的系统软件产品和应用软件,保证数据存取、数据转换、数据复制和文件传递的质量,很好的解决分布式数据库并发控制和查询优化的问题。数据中心的建设将把现有相对独立的各个相关系统有机地构成一个统一的大系统。 (2)扩展性原则:在数据中心网络平台支撑系统建设上,要充分考虑到系统的数据流量;在主机系统的选择上,应该充分考虑到将来系统的数据增量问题;同时要预留一定的硬件接口,为将来系统的扩展留有扩充余地。保证扩充顺利稳妥,对业务工作影响少,能节省扩充成本。在数据结构设计和软件开发上,应尽量采用面向对象的分析、设计、开发思想,采用组件开发技术,应用组件封装思想构造数据中心的各个业务和数据操作系统,以便以后进行扩展和扩充。 (3)安全性原则:数据中心系统建设应采取成熟可靠的技术和体系结构,采用具有质量保证的产品、网络设备,还应具有一定的抗灾功能。

“高性能计算”重点专项2016年度

“高性能计算”重点专项2016年度 项目申报指南 依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,科技部会同有关部门组织开展了《高性能计算重点专项实施方案》编制工作,在此基础上启动“高性能计算”重点专项2016年度项目,并发布本指南。 本专项总体目标是:在E级计算机的体系结构,新型处理器结构、高速互连网络、整机基础架构、软件环境、面向应用的协同设计、大规模系统管控与容错等核心技术方面取得突破,依托自主可控技术,研制适应应用需求的E级(百亿亿次左右)高性能计算机系统,使我国高性能计算机的性能在“十三五”末期保持世界领先水平。研发一批重大关键领域/行业的高性能计算应用软件,建立适应不同行业的2—3个高性能计算应用软件中心,构建可持续发展的高性能计算应用生态环境。配合E级计算机和应用软件研发,探索新型高性能计算服务的可持续发展机制,创新组织管理与运营模式,建立具有世界一流资源能力和服务水平的国家高性能计算环境,在我国科学研究和经济与社会发展中发挥重要作用,并通过国家高性能计算环境所取得的经验,促进我国计算服务业的产生和成长。 本专项围绕E级高性能计算机系统研制、高性能计算应用软 —1—

件研发、高性能计算环境研发等三个创新链(技术方向)部署20个重点研究任务,专项实施周期为5年,即2016年—2020年。 按照分步实施、重点突出原则,2016年启动项目的主要研究内容包括:E级计算机总体技术及评测技术与系统,高性能应用软件研发与推广应用机制,重大行业高性能数值装臵和应用软件,E级高性能应用软件编程框架及应用示范,国家高性能计算环境服务化机制与支撑体系,基于国家高性能计算环境的服务系统等重大共性关键技术与应用示范研究,以及新型高性能互连网络、适应于百亿亿次级计算的可计算物理建模与新型计算方法等基础前沿研究。2016年在三个技术方向启动10个任务。 针对任务中的研究内容,以项目为单位进行申报。项目设1名项目负责人,项目下设课题数原则上不超过5个,每个课题设1名课题负责人,每个课题承担单位原则上不超过5个。 1.E级高性能计算机系统研制 1.1 总体技术及评测技术与系统研究(重大共性关键技术类) 研究内容:研究提出我国高性能计算机系统发展技术路线图和总体技术方案。研究我国高性能计算技术标准体系和核心标准,推动高性能计算机、高性能计算应用和高性能计算环境的协调均衡发展。研究E级高性能计算机评测方法与技术,发展体现应用特点的基准测试程序集,对E级高性能计算机系统进行全面评测,以评测促进研究工作。 —2—

计算机技术的发展趋势及实际应用

计算机技术的发展趋势 及实际应用 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

计算机技术的发展趋势及实际应用 导言:二十世纪80年代后,计算机技术的发展日新月异,传统计算机技术将持续发展,新的计算机技术、新领域的计算机技术应用,使计算机技术成为当今与人类息息相关的一门重要科学技术。本文对计算机技术发展和应用的相关方面进行了介绍,包括计算机技术的发展和现状、新型计算机系统和计算机技术、计算机智能化发展等,以及计算机技术的实际应用,如在科学技术前沿阵地的电厂中的应用以及电厂的计算机自动化控制发展趋势。 2016年3月,互联网上,各大门户网站的首页,都大篇幅报道“阿尔法人机大战”,最终人工智能以4:1战胜围棋大师李世石,这是google以研发的人工智能挑战人类智能的方式,宣告其计算机技术人工智能化的重大突破和应用。这篇报道,说明计算机技术的发展,已经走进人工智能发展的时代。 从世界上第一台电子计算机ENIAC问世至今已经将近70年,它的问世对人们的生活有着革命性的影响。20世纪后期,计算机技术开始逐步应用到社会的各个角落,计算机的性能也获得了提升。不管是家庭、还是企业、机关,计算机都广泛地发挥着作用,成为人们工作生活中不可获取的一部分。现今的计算机在运算性能、应用领域和生产成本等各方面取得了空前的发展,其未来的发展趋势在很大程度上决定了很多行业的发展速度,也将会是影响整个社会进步的一个重要因素。 计算机的发展趋势将趋向超高速、超小型、平行处理和智能化,量子、光子、分子和纳米计算机将具有感知、思考、判断、学习及一定的自然语言能力,使计算机进入人工智能时代。 1.未来计算机技术的发展趋势 1.1多极化趋势 如今,个人计算机已席卷全球,但由于计算机应用的不断深入,对巨型机、大型机的需求也稳步增长,巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域,形成了一种多极化的形势。如巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域,它标志一个国家计算机技术的发展水平。目前运算速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行,并正在研制更高速的巨型计算机。 1.2 网络化趋势 网络化是计算机发展的又一个重要趋势。从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。所谓计算机网络化,是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来,组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。目前,大到世界范围的通信网,小到实验室内部的局域网已经很普及,因特网(Internet)已经连接包括我国在内的150多个国家和地区。由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理,提高了资源的使用效率,因而深受广大用户的欢迎,得到了越来越广泛的应用。

高性能计算平台建设方案

高性能计算平台建设方案1.验证理论、发展理论的重要工具,另一方面,它是在理论的指导下发展实 用技术,直接为经济发展服务;计算科学的发展也有相当悠久的历史,只是在计算机这一强大的计算工具问世之前,计算只能利用人类的大脑和简单的工具,计算应用于科学研究有天然的局限性,限制了它作用的发挥;随着计算机技术的发展,使用科学计算这一先进的技术手段不断普及,逐渐走向成熟。科学计算可以在很大程度上代替实验科学,并能在很多情况下,完成实验科学所无法完成的研究工作。科学计算也直接服务于实用科技,并为理论的发展提供依据和机会。在许多情况下,或者理论模型过于复杂甚至尚未建立,或者实验费用过于昂贵甚至不允许进行,此时计算模拟就成为求解问题的唯一或主要手段了。 目前,高性能计算已广泛应用于国民经济各领域,发挥着不可替代的重要作用: a) 基础学科中深入的知识发现,问题规模的扩大和求解精度的增加需要更高性能的计算资源。例如,计算立体力学、计算材料学、计算电磁学。 b) 多学科综合设计领域中大量多部门协同计算需要构建高性能的综合平台。例如,汽车设计、船舶设计。

c) 基于仿真的工程科学结合传统工程领域的知识技术与高性能计算,提供经济高效地设计与实践方法。例如,基于仿真的医学实践、数字城市模拟、核电、油田仿真工具、新材料开发、碰撞仿真技术、数字风洞。 d) 高性能计算提升众多行业服务、决策的时效性,提高经济效益。例如,实时天气预报、城市交通控制、视频点播服务、动漫设计、网络游戏、基于RFID 的货物跟踪、智能电子商务。 e) 数据密集型应用需要高性能数据处理,以应对数据爆炸式增长带来的难题。例如,高能物理实验数据处理、遥感数据处理、商业智能、生物信息学、RFID 数据挖掘、金融业分析抵押借贷、移动电话流量分析。 1.1建设内容 高性能计算平台是面向全校提供高速计算服务的公共计算平台,主要运行科研计算任务,并且能够根据应用任务对硬件资源的不同需求,动态分配和调整平台资源,管理计算作业。用户通过校园网或VPN远程提交计算作业、获取计算结果,并能够根据权限调整,实现权限控制,硬件细节对用户透明。用户界面实现图形化交互窗口和SSH登陆相结合方式。 平台的主要硬件设备有:管理节点、计算节点、存储IO节点、Infiniband交换机、高速存储、千兆以太网交换机;软件方面有:64位Linux操作系统、并行开发环境、并行文件系统、作业调度管理系统、硬件集群管理系统等,利用高速infiniband网络互联构成计算环境,通过并行计算支撑软件和作业调度系统使它们协同工作。 平台支持同时运行Ansys、Fluent、Gauss、Materials Studi、ADMS、Opera、HFSS、MTSS、MAGIC、CST、Icepak等商业软件,并支持C(C++)、Fortran77/90等语言的编译和运行环境,以保证学院自编应用程序的计算求解需求。

2019-2025年中国云计算行业市场供需预测研究报告

2019-2025年中国云计算行业市场供 需预测研究报告 https://www.doczj.com/doc/0911827698.html,

2019-2025年中国云计算行业市场供需预测及发展前 景预测报告 【出版日期】2018年 【交付方式】Email电子版/特快专递 【价格】纸介版:8000元电子版:8000元纸介+电子:8200元 报告目录: 云本质是一轮基于新兴技术的IT 领域商业模式的变革。传统模式出售硬件时,以单台产品作为计价销售单位,软件则以License 许可证授权的方式使用,或以项目方式进行定制化开发。现在云模式是以服务交付的模式,由一个可配置的共享资源池组成,该池内提供网络、服务器、存储、应用程序和服务等多种硬件和软件资源,如同水电煤一般,根据需求灵活地按使用量计费,实现IT 领域商业模式由“卖盒子/授权”向“服务订阅”的变革。 云计算服务通常可以分为IaaS、PaaS、SaaS 三种形式,三者的核心区别在于其云服务商提供的资源类型不同,其中:1)IaaS 的主要作用是将虚拟机等基础计算、存储、网络等资源作为服务提供给用户;2)PaaS 的主要作用是将传统中间件、开发运行工具等平台以服务提供给用户,涵盖各种应用开发、测试、部署的解决方案,通常针对开发测试人员以及企业中负责部署与管理方面的部门;3)而在SaaS 模式下,客户使用服务商提供的运行在云基础设施上的应用程序。这些应用程序基于云化架构设计,可以通过各种各样的客户

端设备所访问。 全球方面,2017 年全球公有云市场份额排名前三的是亚马逊AWS,微软Azure 和阿里云,AWS 占据54.2%的市场份额,阿里云的全球市场份额从2016 年的3.0%上升至2017 年的 3.7%,领先于第四名谷歌2.8%的市场份额,全球云计算整体市场集中度进一步提升。 2017年中国公有云服务整体市场份额中,阿里云继续保持市场领军位置,全年营收11.12 亿美元,市场份额达到45.5%;腾讯云居第二,营收 2.51 亿美元,市场份额达到10.3%;中国电信排名第三,市场份额7.6%;位居第四的金山云,市场份额为6.5%;亚马逊AWS首次进入国内前五,市场份额为 5.4% 2017 年全球公有云市场份额

中国科学院计算技术研究所

中国科学院计算技术研究所 龙芯产业园建设项目 公司简介 中国科学院计算技术研究所(简称计算所)创建于1956年,是中国第一个专门从事计算机科学技术综合性研究的学术机构。计算所研制成功了我国第一台通用数字电子计算机,并形成了我国高性能计算机的研发基地,我国首枚通用CPU芯片也诞生在这里。 计算所是我国计算机事业的摇篮,先后为国家培养了几百名我国最早的计算技术专业人员,在这里工作或学习过的院士有二十余位。随着学科与技术发展,从计算所陆续形成多个研究机构,以及联想、曙光等高技术企业。五十多年来,计算所在科学研究和科技成果等方面取得了显著成就。截止2008年底,作为第一完成单位计算所共取得科技成果633项;共获国家、院、市、部级科技奖励180项,其中,国家级科技奖励37项(含非第一完成单位4项),院、部级科技奖励154项(含非第一完成单位6项)。 计算所坚持“基础性、战略性、前瞻性”的三性原则,坚持新时期办院方针,以“跻身国际前沿,关注国计民生,引领中国信息产业”为己任,落实“创新、求实”的理念,力争成为世界一流的科研学术机构。 在中科院知识创新工程、国家863计划以及“核高基”重大专项的支持下,计算所于2001年初开始研制龙芯系列CPU。经过近10年的努力,龙芯突破了通用CPU的核心技术,综合性能达到世界先进水平,建立了从科研样品到产品的能力,具备一定的市场竞争力。 项目简介 项目用途:“高性能多核CPU”及“龙芯安全适用计算机CPU研制和应用” 建设地点:中关村环保园 用地规模:7.46万平方米 建筑面积:12.6万平方米 投产时间:2011年 效益预测 “龙芯产业园”建成后,国家重大科技专项“高性能多核CPU研发与应用”及“龙芯安全适用计算机CPU研制和应用”将率先入园,并形成围绕两个重大专项的高端集成电路产业聚集效应。以中国龙芯公司和中科院计算所为龙头,研发人员到位4500人,形成年产值20亿元以上,形成新型产学研合作基地,真正成为中关村信息高技术的源头。 曙光信息产业(北京)有限公司

计算机技术的发展趋势及实际应用

计算机技术的发展趋势及实际应用 导言:二十世纪80年代后,计算机技术的发展日新月异,传统计算机技术将持续发展,新的计算机技术、新领域的计算机技术应用,使计算机技术成为当今与人类息息相关的一门重要科学技术。本文对计算机技术发展和应用的相关方面进行了介绍,包括计算机技术的发展和现状、新型计算机系统和计算机技术、计算机智能化发展等,以及计算机技术的实际应用,如在科学技术前沿阵地的电厂中的应用以及电厂的计算机自动化控制发展趋势。 2016年3月,互联网上,各大门户网站的首页,都大篇幅报道“阿尔法人机大战”,最终人工智能以4:1战胜围棋大师李世石,这是google以研发的人工智能挑战人类智能的方式,宣告其计算机技术人工智能化的重大突破和应用。这篇报道,说明计算机技术的发展,已经走进人工智能发展的时代。 从世界上第一台电子计算机ENIAC问世至今已经将近70年,它的问世对人们的生活有着革命性的影响。20世纪后期,计算机技术开始逐步应用到社会的各个角落,计算机的性能也获得了提升。不管是家庭、还是企业、机关,计算机都广泛地发挥着作用,成为人们工作生活中不可获取的一部分。现今的计算机在运算性能、应用领域和生产成本等各方面取得了空前的发展,其未来的发展趋势在很大程度上决定了很多行业的发展速度,也将会是影响整个社会进步的一个重要因素。 计算机的发展趋势将趋向超高速、超小型、平行处理和智能化,量子、光子、分子和纳米计算机将具有感知、思考、判断、学习及一定的自然语言能力,使计算机进入人工智能时代。 1.未来计算机技术的发展趋势 1.1多极化趋势 如今,个人计算机已席卷全球,但由于计算机应用的不断深入,对巨型机、大型机的需求也稳步增长,巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域,形成了一种多极化的形势。如巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域,它标志一个国家计算机技术的发展水平。目前运算速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行,并正在研制更高速的巨型计算机。 1.2 网络化趋势 网络化是计算机发展的又一个重要趋势。从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。所谓计算机网络化,是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来,组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。目前,大到世界范围的通信网,小到实验室内部的局域网已经很普及,因特网(Internet)已经连接包括我国在内的150多个国家和地区。由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理,提高了资源的使用效率,因而深受广大用户的欢迎,得到了越来越广泛的应用。 随着信息技术快速发展,计算机也越来越普及,各种家用电器也开始走向智能化,未来

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