天河二号超级计算机的组成结构
“天河二号”是由国防科学技术大学研制的超级计算机系统,以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首,成为全球最快超级计算机。12014年11月17日公布的全球超级计算机500强榜单中,中国“天河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度连续第四次获得冠军。22015年5月,“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数中微子和暗物质的宇宙学N体数值模拟,揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程。同时这是迄今为止世界上粒子数最多的N体数值模拟。32015年11月16日,全球超级计算机500强榜单在美国公布,“天河二号”超级计算机以每秒33.86千万亿次连续第六度称雄。
天河二号是当今世界上运算速度最快的超级计算机,综合技术处于国际领先水平。它有五大特点:一是高性能,峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录;二是低能耗,能效比为每瓦特19亿次,达到了世界先进水平;三是应用广,主打科学工程计算,兼顾了云计算;四是易使用,创新发展了异构融合体系结构,提高了软件兼容性和易编程性;五是性价比高。
天河2号由16000个节点组成,每个节点有2颗基于Ivy Bridge-E Xeon E5 2692处理器和3个Xeon Phi,累计共有32000颗Ivy Bridge处理器和48000个Xeon Phi,总计有312万个计算核心。
每个Xeon Phi使用其中的57个核心,而不是使用全部的61个,因为使用61个在运算周期协调方面会有问题,而使用57个核心能够加速4个执行线程,并且在每个线程单周期可以达成4Gflops的运算量,运行在1.1GHz的Xeon Phi可以生产1.003 Tflops的双精度运算能力。如果考虑CPU,2 Ivy Bridge * 0.2112 Tflop/s + 3 Xeon Phi * 1.003 Tflop/s=3.431 Tflops,2个Ivy Bridge+9个Xeon Phi单个节点可以有3.431 Tflops运算能力,16000个节点总计可达54.9PFlops性能。每个运算节点有256GB主存、而每个Xeon Phi板载8GB内存,因此每个节点共有88GB内存,总计16000个节点一共有1.404 PB内存,而外部存储器容量方面更是高达12.4PB.
在每个主板上有2个计算节点,而每个框架则有16个主板,4个框架组成一个机柜,整个系统由125个机柜组成。每个计算节点主板分为两块,一块CPU一块APU,CPU上有4核Ivy Bridge、内存和一个Xeon Phi协处理器,而APU基板上则承载着5个Xeon Phi协处理器.CPU和APU之间有5个水平插入的链接口,由Ivy Bridge内置的PCI-E 2.0进行连接,虽然Ivy Bridge内置为PCI Express 3.0接口,但Xeon Phi仅支持2.0,单个通路为10Gbps带宽。
计算节点的前端处理器为4096个FT-1500处理器, FT-1500处理器是由国防科技大学为天河1研发,其可以说是天河1项目的最大收获,其为16核心的Sparc V9架构处理器,在40nm工艺情况下运行频率为1.8Ghz,峰值性能为144 Gflops/s,功耗为65W,但相比英特尔22nm 12核 2.2GHz 211Gflops/s性能的Ivy Bridge还是有明显差距。
天河2互联方面采用自主研发的 Express-2 内部互联网络,其为有13个交换机,而每个交换机有576个端口。连接介质为光电混合。具体控制器是名为NRC的ASIC专用目的集成电路,其采用90nm工艺,封装尺寸为17.16x17.16 mm,共有2577引脚。单个NRC的吞吐能力为2.56Tbps.而在终端方面网络接口也采用类似结构的NIC,但规模稍小,为10.76x10.76 mm, 675 pin,其采用PCIE 2.0方式连接,传输速率为6.36GB/s.并且在在12000节点的情况下延迟也很低,仅为85us.
而在计算能力方面,使用14336个节点 总计50GB内存进行LINPACK测试,理论性能为49.19Pflops,而实际测试性能为30.65Pflops,效率为62.3%.这个效率并不算高,还有很大优化提升潜力。当然也可能是被Xeon phi仅支持PCI Express 2.0带宽不足限制。
上面测试使用了16000个节点中的14336个,运用了90%的规模,基本可以代表天河2的整体性能表现。天河2的性能部件(处理器、内存、互联)整体功耗为17.6MW,而整体的运算能力为30.65PFlops,这样计算每瓦的性能为1.935Gflops,这个性能/功耗比可以排在超算TOP500的前五,其整体性能/功耗比十分出色。
系统的整体功耗为17.6 MW,并且这个功耗还不包括水冷这样的散热系统,如果考虑上整体功耗将高达24MW,广州国家超算中心将采用城市供水系统构建高散热效能的冷却系统,有能力可以提供80KW系统的散热能力。
天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存储总容量12400万亿字节,最大运行功耗17.8兆瓦。天河二号运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算一千年,其存储总容量相当于存储每册10万字的图书600亿册。相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级计算机,天河二号计算速度是“泰坦”的2倍,计算密度是“泰坦”的2.5倍,能效比相当。与该校此前研制的天河一号相比,二者占地面积相当,天河二号计算性能和计算密度均提升了10倍以上,能效比提升了2倍,执行相同计算任务的耗电量只有天河一号的三分之一。
答:天河二号超级计算机主要由硬件和软件两大核心部分组成。其中硬件部分包括处理器、内存、存储设备、网络设备等;软件部分则包括操作系统、编译器、中间件和应用软件等。二、硬件组成 硬件部分是天河二号超级计算机的基础。其最核心的部分是高性能处理器,采用大量的处理器核心集群方式,以实现超高速的计算能力。
答:天河2号由16000个节点组成,每个节点有2颗基于Ivy Bridge-E Xeon E5 2692处理器和3个Xeon Phi,累计共有32000颗Ivy Bridge处理器和48000个Xeon Phi,总计有312万个计算核心。每个Xeon Phi使用其中的57个核心,而不是使用全部的61个,因为使用61个在运算周期协调方面会有问题,而使用57个核心能够加速4...
答:天河2号超级计算机的结构复杂且强大,由160,000个节点组成,每个节点配备2颗Ivy Bridge处理器和3个Xeon Phi。总计32,000颗Ivy Bridge和48,000个Xeon Phi,拥有312万个计算核心,每节点内存容量达到88GB。系统采用自主研发的Express-2网络,12,500个交换机支持13个端口,网络接口具有高效率。尽管FT-1500...
答:2、天河二号的组成结构。天河二号由170个机柜组成,其中包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,占地面积为720平方米。其内存总容量为1400万亿字节,存储总容量为12400万亿字节,最大运行功耗为17.8兆瓦。天河二号的组成结构详细介绍如下:1、天河二号的处理器。天河二号拥有16,...
答:2、天河二号组成结构。天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存诸总容量12400万亿字节,最大运行功耗17.8兆瓦。天河二号部分组成介绍:1、天河二号处理器。16,000个运算节点,每节点配备两...
答:天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,其中包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,总占地面积为720平方米。它的内存总容量为1400万亿字节,存储总容量为12400万亿字节,最大运行功耗为17.8兆瓦。天河二号的部分组成结构如下:1. 天河二号处理器:包含16,000个运算节点,每个...
答:天河二号超级计算机系统由170个机柜组成,包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存储总容量12400万亿字节,最大运行功耗17.8兆瓦。天河二号运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算一千年,其存储总容量相当于存储每册10万字的图书...
答:软件系统和网络配置:除了硬件支持外,天河二号还运行了高性能的操作系统和软件开发平台。同时,其网络配置也非常先进,具备高速数据传输和大规模并行处理的能力。这样的配置可以支持天河二号在各种复杂的科学计算和数据分析任务中发挥最佳性能。总的来说,天河二号是一款配置极为强大的超级计算机。其处理器、...
答:天河2号有256个IO节点和64个存储服务器,总共存储容量12.4PB。既然是超级计算机,自然要使用高性能的固态硬盘SSD,每个IO节点有2TB的SSD,IO带宽达到5GB/s,从下图可以看出1个2TB SSD由5个400GB 小SSD组成,那估计每个的带宽是1GB/s。IO节点对外有两种接口:高速互联接口和Infiniband QDR存储网络接口。
答:银河麒麟2.0操作系统完全版共包括实时版、安全版、服务器版三个版本,简化版是由于服务器版简化而成的。经过权威机构进行了源码级鉴定表明,银河麒麟安全操作系统主要分为三层:最底层是自己加的“既不像内核,也不像虚拟机”的东西(从银河麒麟开发手册上看主要为保证安全性、实时性等方面的任务,可...