传播运算的魅力 采访上海交大超算中心

  在今年4月举行的2014世界大学生超级计算机竞赛(ASC14)上,来自上海交通大学的队员们收获颇丰,一举获得了包括总冠军、e Prize计算挑战奖和应用创新奖在内的三项大奖,成为了比赛最后的赢家。对于本科学生来说,如何能够在国际赛事中取得如此优异的成绩,他们在日常是如何进行训练的,在超算竞赛的道路上又有哪些不为人知的秘密?近日我们有幸来到上海交通大学超算中心一探究竟。

传播运算的魅力 采访上海交大超算中心

  ▲上海交大超算中心的超级计算机——π

  上海交大超算中心位于风景秀丽的闵行校区内,这里具备了中国高校中最快的超级计算机——π。与传统的超级计算机不同,π在设计之初就采用了三重架构,CPU+GPU+MIC的全新架构奠定了它强大的性能基础,这也为上海交大在科学领域的不断探索和研究提供了鉴定的计算保障。不仅如此,π的出现还起到了超算启蒙的作用,众多学子就是通过它认识并了解了超级计算机,进而投身于高性能计算的行业。相比这些长远的收益来说,π的直接作用就是为参加ASC超算大赛的队员们提供了最好的实战平台。“通过管理和使用π这样的超级计算机,我们积累了丰富的经验”——上海交大高性能计算中心副主任林新华如是说。

传播运算的魅力 采访上海交大超算中心

  ▲上海交大高性能计算中心副主任林新华

  事实上,π已经成为了上海地区乃至全国最忙碌的超级计算机之一。虽然距离建成只有不到一年的时间,但在这一年中π却承担了繁重的科学计算任务,这其中来自材料科学与工程学院、自然科学研究院、数学系和物理与天文系等四大部门的需求占据了π上90%的计算资源。究其原因,除了这些院系所研究的方向适合高性能计算之外,另外一大原因也是这些领域的应用软件非常成熟。

  “NVIDIA在GPU这方面做了非常大的工作,把一些用户真正喜闻乐见的,真正使用的程序搬上GPU去”林新华副主任继续说道——有一个分子动力学相关的程序,这个程序我们校内很多老师也在用。这个程序用在GPU上,它的效能(提升)达到20-30倍。

传播运算的魅力 采访上海交大超算中心

  ▲图表来自《π集群运行情况报告 - 2014年3月》传播运算的魅力 采访上海交大超算中心

  ▲图表来自《π集群运行情况报告 - 2014年3月》

  来自上海交大超算中心网站的公开资料显示,在今年3月的统计中,π的平均负载达到了51.5%,最高为86.4%,最低为11.2%。这其中,332台CPU节点的平均负载为53.3%;50台GPU节点的平均负载达到了62.4%。

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  ▲图表来自《π集群运行情况报告 - 2014年3月》传播运算的魅力 采访上海交大超算中心

  ▲图表来自《π集群运行情况报告 - 2014年3月》

  另一个不容忽视的现实是,332台CPU节点提供的峰值性能为110.5 TFlops,而50台GPU节点提供的峰值性能为133.6 TFlops。对此,林新华副主任表示——经过我们一年的使用之后发现,GPU对于一部分的实际应用支持得非常好。在针对某些应用,在合适的用户群里面,GPU能够发挥非常好的性价比和能耗比。

  王昱焜博士研究的方向是分子模拟(膜蛋白相关方面的研究),林新华副主任称他为“π高效率运行的主要贡献者”。谈到GPU加速对于科研的推动作用,王昱焜博士深有体会的说——我做的研究很多时候依靠实验,但是这种实验很难做。有了π超算之后就可以事先在超级计算机上进行试验的模拟,原本需要128个CPU核心才能实现的计算能力现在只需要3个GPU核心就可以了,从功耗比、性价比来讲GPU十分划算。

  目前,我国虽然具备了最强大的天河二号超级计算机,但是在软件应用和人才培养层面依然需要不断的努力,对于高校的科研教学和人才培养来说,超计算机无疑是提升效率与影响力的最佳方式。正如我们文章最初提到的那样,上海交大在ASC14大赛所取得的佳绩很大程度上得益于超级计算机的帮助,并且这些学生还将参加今年6月在德国进行的ISC国际超算大赛。“我们今年的目标就是冲击总冠军”,林新华副主任信心满满的说。