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1、 1本期专题：超级计算中心的发展与未来 编者的话：建设优质高效服务的超级计算中心 B S C - C N S 小教堂中的计算中心 F r a n c e s c S u b i r a d a 西 03 国网中心服务、研发和育才黄维诚 台 06 E P C C 英国学术研究的基石 A r t h u r T r e w 英 12 K I S T I 太极旗下的科技 S i k L e e 韩 14 C S C 计算不是我们的全部A r i T u r u n e n 芬 16 R I K E N 地球模拟器的创造者R y u t a r o H i me n o 日 18 P C2来自德国小城
2、的并行计算专家 A n d r B r i n k ma n n 德 19 N C S A 走在H P C 的最前端T r i c i a B a r k e r 美 21 J S C 未来就是我们的任务 张晓欣 陈敏 译 23 S H A R C N E T 七剑客的联盟 H u g h C o u c h ma n 加 25 美国N S F 总结超级计算计划2 5 年得失杜晓梅 译 28高性能计算应用 列车与隧道动态耦合三维数值模拟的并行计算方法王建炜 金先龙 曹源 30 基于并行计算的大型工程微振动响应研究 曹源 金先龙 35 MF X - A N S Y S / C F X 流固耦合计
3、算及其在 “ 魔方“ 上的应用 王惠 丁峻宏 陈小龙 40 高压电缆终端的有限元模拟分析 韩轩 45要闻集锦 日本正筹备基于G P U 的超级计算机 陈继军 05 微软正式发布新一代超级计算机操作系统 李苏 22 N S F 投资购买新型共享存储超级计算机系统 赵凡 27 I n t e l 新突破：未来计算机可实现光束代替电信号传输 金溪 48 最新超级计算机能效排行榜G r e e n 5 0 0 发布 肖梅 49 I n t e l H P C 主管谈至强与众核架构组合 王泽 50 解读地球上最强超级计算机的运行项目 魏嘉 51目 录2高性能计算发展与应用 2 0 1 0 年第三期 总第
4、三十二期编者的话：建设优质高效服务的超级计算中心高性能计算已被公认为继理论科学和实验科学之后，人类认识世界改造世界的第三大科学研究方法，是科技创新的重要手段。越来越多的科学研究领域把高性能计算当作必备的探索手段，越来越多的重大工程项目必须依靠高性能计算保证其正确性和可靠性，同时高性能计算也已经渗透到企业应用、网络应用、电子政务等方方面面。所有这些应用基本上都依赖国家的重要基础设施超级计算中心。随着高性能计算机进入千万亿次实用时代，超级计算中心的地位和作用显得越来越重要。超级计算中心作为一个国家重要的战略资源，无论是服务于前沿的科学研究，还是服务于重大工程或大量海量数据应用，都是其他资源无法替代
5、的。形势需要超级计算中心。超级计算中心在新形势下如何生存和发展是我们面临的重要课题。这里包含诸多需要探讨的问题，如何根据应用需求实现硬件、系统软件和应用软件的最佳配置，什么样的运作模式能使各类用户需求得到最大满足，什么样的管理方式能使超级计算中心的效益最大化，在系统功耗不断增长的今天如何从多方面降低能耗实现绿色计算。多年来，我们和国内外超级计算中心展开了广泛的接触和交流。本专题“超级计算中心的发展与未来”汇集了国外十家超级计算中心为本专题撰写的特约稿件，介绍了他们各自的理念和特色，以及在运营、管理和服务方面的经验和体会，刊载于此供同行们共享。作为上海超算中心（S S C ）的重要合作伙伴之一，
6、芬兰服务科学的I T 中心（有限公司）（C S C ）是最早与我们签订战略合作协议的计算中心。在其3 0 多年的发展过程，C S C 在运作模式和管理方式方面进行了不断的探索和尝试；从而形成了目前我们可以看到的一个成熟并且能带来可持续发展和运作的管理模式。与C S C 相比较，同处于欧洲的巴塞罗超级计算中心（B S C ）则让我们看到了西班牙人的激情和活力。通过短短几年的发展，B S C 已成为了欧洲重要的计算中心之一，并参与到了欧盟的P RA C E （欧洲高级计算伙伴关系）项目中，与C S C 一样成为了该项目的主要合作伙伴，以此为欧洲的科学研究提供强大的高性能计算资源。相对于欧洲在高性能
7、计算方面的不懈努力，美国则一直保持着该领域的领先地位。这不仅仅是因为美国在计算机核心（C P U）方面的垄断，更因为美国政府对于高性能计算的高度重视。将高性能计算视为国家重要战略优势的策略使美国在高性能计算技术本身及其高性能计算应用方面都得到了最为充分的利用和发展。NC S A （国家超级计算应用中心）就是这样一个典型的案例，其全球领先的计算资源在推动国家科学技术发展方面的作用是举足轻重的。在亚洲，台湾的财团法人国家实验研究院国家高速网络与计算中心与上海超算中心一样也是在全球具有较强代表性的亚洲超级计算中心。除了为台湾全岛提供高性能计算支持外，该中心也在数据相关领域开展着积极的工作。尽管德国的
8、J S C （J u l i c h 超级计算中心）、韩国的K I S T I （韩国科学技术信息研究所）和日本的RI K E N（理化学研究所）在世界范围内也有着极高的声望，但是他们的高性能计算并非像S S C 、B S C 、NC S A 那样是相对独立的计算中心，而是作为研究所的下属机构来为其研究活动提供着计算服务和支持。在高性能计算领域内，大学的作用一直都是不可忽视的。例如英国爱丁堡并行计算中心（E P C C ）、德国帕德博恩并行计算中心（P C 2 ）、加拿大共享分级学术研究计算网络（S HA RC NE T ）都为大学研究提供着高性能计算资源和支持。同时，他们也在本国企业的研发活
9、动中发挥着重要的作用。通过对于全球各地知名超级计算中心的了解可以帮助我们从其成功案例中获得启发，从而结合中国自身特点，探索并发展出适合中国超级计算中心长远发展的可持续运作模式，并为中国的自主创新和科技强国添砖加瓦。3超级计算中心的发展与未来B S C - C N S 小教堂中的计算中心 F r a n c e s c S u b i r a d a 西班牙关于B S C - C N S创立于2 0 0 5 年的巴塞罗那超级计算中心（B S C -C N S ）, 是由西班牙政府、加泰罗尼亚州政府和加泰罗尼亚技术大学（U P C ）三方共同建立的国家级超级计算机构。西班牙科学和创新部将其描述为“
10、B S C -C N S 的起源和涉足的领域都具有独特性，而其理念和使用模式亦是如此. . . 该中心所肩负的“国家实验室”这一“称谓”以及由此带来的结果是国家对于该领域和相关研究的投资. . . B S C 通过其研究不但带来了高附加价，而且还使其保持着其技术的领先. . . B S C - C N S 为西班牙科学界所提供的服务对于科学和技术开发是必不可少的，其所带来的是高品质和具有国际竞争力的研究成果。”图1 小教堂内的超级计算中心B S C - C N S 的一个核心任务就是为促进科学进步而对相关信息技术进行研究、开发和管理，为此该中心建立了两个重要平台：一个用于管理Ma r e N
11、o s t r u m 超级计算机和西班牙超级计算网络（R E S ）的支持架构体系，另一个是有着三个研究部门（计算机科学、生命科学和地球科学）的科学架构体系。而这两大平台与B S C - C N S 研究中心的紧密结合成为了该中心吸引优秀科学家以及与业界发展战略合作关系的关键成功因素。B S C - C N S 的总体任务包含以下三个关键目标：通过为西班牙提供电子科学来为研发机构提供高性能计算资源；推动在计算机科学和例如生命和地球科学等对超级计算具有较高依赖性的科学领域方面的研究达到国际水平；通过积极的技术转换和为西班牙高技术行业成长做出贡献来使B S C - C N S 成为国家创造财富的
12、源泉之一。Ma r e N o s t r u m超级计算机和西班牙超级计算 网络作为欧洲最强大的超级计算机之一，部署在历史悠久的 T o r r e G i r o n a 小教堂内的 M a r e N o s t r u m 拥有1 0 , 2 4 0 个处理器，并可以产生9 4 . 2 1 万亿次每秒的运算能力。而该教堂位于巴塞罗那大学区，并由塞吉赫罗纳及其团队进行管理。近期，B S C - C N S 将在毗邻小教堂的地点开工建造新的办公楼，这座占地1 3 , 0 0 0 平方米，并拥有地下3 层，地上5 层的新建筑也将成为2 0 1 3 年B S C - C N S 安装下一代超级
13、计算机的所在地。该建筑还将采用例如水循环、用于最大化使用自然光亮的自动照明、以及帮助节省能源的自然冷却系统在内的多种高端技术。除了Ma r e N o s t r u m ，B S C - C N S 还管理着由分布在西班牙全境的其他六个高性能计算节点组成的分布式网络。这个西班牙超级计算网络（R E S ）是在2 0 0 7 年3 月建立起来的，目前共拥有1 3 5 . 5 万亿次每秒的运算能力。B S C - C N S 的初步投资，以及后期升级超级计算机、辅助存储器系统和R E S 分布式节点的投入总计接近四千万欧元。P R A C E 的主要合伙人西班牙政府在近期宣布了支持B S C -
14、 C N S 成为P R A C E （欧洲高级计算伙伴关系的缩写）的主要合作伙伴之一。P R A S E 的主要作用是为了全欧洲创造可持续的高性能计算服务，目前其拥有若干个t i e r -0 的超级计算中心。按照P R A C E 的构想，该机构将包括4 - 6 个起到 t i e r 0 超级计算节点作用的重要合作伙伴，欧盟和其他1 4 - 1 6 个非重要合作伙伴将主要为P R A C E 下属中心的运行成本和每隔3 - 4 年的升级项目提供财政方面的支持。B S C - C N S 预计将在2 0 1 3 年成为P R A C E 主要 T i e r 0 节点，并将为包括法律和管理体系在内的组织层面的未来基础设施出谋划策。人员情况高品质的研究，优良的设施和巴塞罗那的城市魅力是吸引众多国际研究人员到B S C - C N S 的重要原因。因此，在B S C - C N S 2 0 0 名员工中有超过三分之一4高性能计算发展与应用 2 0 1 0 年第三期 总第三十二期来自2 8 个不同国家。而其中超过
