魔方计算机(魔方计算机解法)
魔方计算机
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魔方计算机2009年5月中旬它将正式落户上海超级计算中心，成为这个中心的主力机型，大大提高超算中心的计算能力。
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魔方计算机-简介
曙光5000A已经有了响亮的名字——“魔方”。上海超级计算中心有关负责人表示，曙光5000A投入应用后，将为气象、海底隧道、环保、船舶、大飞机制造、汽车、建筑、钢铁、石油、机电、高校、科学院等领域提供强有力的计算服务，为城市减灾防震提供安全保障。
除了拥有超强计算能力外，曙光5000A还拥有全自主、超高密度、超高性价比、超低功耗以及超广泛应用等特点，同时在体积、节能、软件效率和可管理性方面都会有很大幅度的提高，它的性能将会是曙光4000A的20倍，体积却只有三分之二，耗电只增加了50%。
2008年9月16日，曙光5000A在曙光天津产业基地正式下线，这标志着中国成为继美国后世界上第二个自主设计并制造百万亿次高性能计算机的国家。
曙光5000A即将被安装在上海超级计算中心。多年来，作为公共服务平台，超算中心的用户均是科学研究、工业工程、教育等领域自主研发创新的排头兵。平台支持了一大批国家和地方政府的重大科学研究、工程和企业新产品研发，包括在研的大飞机项目、即将试飞的支线飞机、载人航天二期工程、东方红四号通信卫星、数字黄河、百万千瓦核电站自主研发项目、沪崇苏隧道、上海光源等，产生了包括国家科技进步一等奖在内的一大批科研奖项。目前，超算中心的用户已经遍及全国27个省市。“魔方”的引进，将不但缓解当前计算资源供需矛盾，而且将能为更多的自主创新的用户和国家新启动的新一轮重大科学研究和工程建设项目提供强大的支撑平台。
魔方计算机-性能 魔方计算机● 曙光5000A可以在1秒钟内是实时完成10000个5000万瓦以上的并网发电机组，和22万伏变电站构成的全国电网的电力安全评估，为避免类似美加大停电的电力故障提供决策支持，保证供电系统的稳定。
● 曙光5000A可以在30秒内完成上海证交所10年的1000多支股票交易信息的200种证券指数的计算，能够实时提供金融衍生产品。
● 曙光5000A可以在3分钟内，可以同时完成4次36小时的中国周边、北方大部、北京周边、北京市的2008年奥运会需要的气象预报计算，包括风向、风速、温度、湿度等，精度1公里，即精确到每个奥运会场馆。
● 曙光5000A可以在6分钟内，可以同时完成20次上海黄埔江过江隧道三维结构的地震数值分析的计算，能够精细评估隧道的抗震性能。
● 曙光5000A系统峰值运算速度达到每秒230万亿次浮点运算（230TFLOPS），LINPACK运算速度超过每秒160万亿次浮点运算，是中国速度最快的商用高性能计算机系统。曙光5000A使中国成为继美国之后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家，也表明我国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平。该系统在大规模机群计算和网格使能技术方面有所突破，形成了鲜明的技术特色，将中国通用高性能计算机系统的研制水平提升到一个新高度。
魔方计算机-技术特点 魔方计算机（1）突破230万亿次峰值运算能力
曙光5000A采用国际高性能计算机主流的机群结构，整个系统规模达到1650个节点，每个节点为4CPU的4核SMP系统，采用AMD Barcelona 2.0GHz处理器，峰值运算速度为230TFLOPS。整个系统通过两套网络互连，包括Infiniband、千兆以太网。系统的主要配置如下：
230T FLOPS峰值运算速度
6600个CPU
1650个结点
100TB内存
700TB存储
两套互联网络
曙光Gridview机群软件
（2）高密度
对于大规模高性能计算机系统而言，如何提高系统密度并降低功耗是研制人员面临的关键问题之一。为提高曙光5000A的系统密度，中科院计算所联合曙光公司，研制了具有自主知识产权的4CPU 4核高密度刀片主板和基于该主板的世界上第一款7U高度的10片4路4核64位CPU的工业标准刀片服务器。该刀片服务器可以实现单机箱40CPU，160核的超高计算密度，并实现了单节点内部的并行计算。
（3）全自主
中科院计算所联合曙光公司自主设计了包括主板，体系结构，刀片服务器，刀片机箱系统，网络交换系统，水冷散热系统在内的全部系统。曙光5000A的设计也完全符合中国刀片服务器标准。在自主创新的研制过程中，曙光在业界实现多个第一：
首次实现了4路16和的高密度刀片系统，
首次实现了单刀片机箱40克CPU的高密度机箱设计，
首次实现了基于DDR的Infiniband的交换结构，实现了20GB高速互联和小于1.3us的低延迟。
首次采用了水冷散热系统，降低了高性能计算机对机房系统的要求，降低了系统功耗。
（4）高效能
由于采用高密度服务器，曙光5000A能大约75平方米的占地面积内聚集230万亿次的计算能力，而其满负载运行时不带水冷系统功耗只有700千瓦，代水冷系统的功耗仅为1000千瓦。这一方面提高了机群系统的可扩展性，另一方面降低了整个系统地运行成本。
（5）高速互联
曙光5000A采用基于DDR的 Infiniband高速网络实现计算网络和存储网络合一。实现了20GB的节点间传输速度，实现业界最快的小于1.3us延时。
（6）应用广泛
曙光5000A不仅可以应用于高性能计算，还可以应用于信息服务，电子政务，网络游戏等常见商业应用。
在高性能计算领域，曙光5000A可广泛运行证券指数计算、电力安全评估、建筑工程抗震性评估、天气预报、石油地震资料处理、核能开发利用、汽车碰撞、电磁辐射、计算流体力学、基因匹配与拼接、蛋白质结构分析和材料科学等20多个应用领域。
在商业应用方面，由于曙光5000A使用Suse Linux 和 WCCS ，可广泛运行目前Linux和Windows下的主流的行业软件
（7）节能
曙光积极响应世界环保组织节能减排得号召，在曙光5000A中采用了多项节能措施，使曙光5000A在满负载运行时不带水冷系统功耗仅700千瓦，带水冷系统的功耗仅为1000千瓦。
采用了低功耗的CPU，每年节电55万度
采用了低功耗的内存，每年节电5万度
采用了刀片结构，电源效率优化，每年节电100万度
采用了水冷散热体系，每年节电200万度
采用了曙光自主研发的自适应功耗管理软件， 每年节电200万度
（8）高效冷却系统
曙光5000A首次采用了水冷系统，通过使用水冷系统，降低了高性能计算系统对客户机房的要求，同时提高了冷却效率。水冷系统的设计实现了水电分离，保证了系统的安全性。同时水冷系统还包括备份的被动散热系统，可以在水冷失效的情况下保证系统的正常运行，提高了系统的稳定性。
（9）高性价比
通过选择AMD Barcelona和自行研制的主板，曙光5000A的价格优势更是十分显著，是新型信息化思路的产物，能大幅降低高性能计算机的成本，使曙光5000A具有很好的性能价格比。
在曙光5000A的研制过程中，曙光公司延续了以往艰苦奋斗的精神，使得曙光5000A具有极高的性能价格比。实现230万亿次的计算速度的曙光5000A总造价约2亿元。
（10）自主创新的管理软件
在大型机研制过程中，曙光不仅追求最快，同时也在系统管理方面最求完美。曙光5000A中，曙光自主开发了Grid View集群管理管理系统。曙光新一代Gridview大型机综合管理系统提供统一的集中式监控平台，具备可扩展性、集成性、可靠性和易用性，提供对各种商用、自己研发的管理工具的集成接口，包括直接以Portal的方式集成和抽取各已有管理工具的监控数据以便上层平台能够分析利用，从而满足同时对分布式广域\局域网高效能百万亿次可扩展计算机的环境、硬件、软件等各方面进行监控的需求。曙光Gridview大型机综合管理系统具有高可靠性，具有一定容错性和健壮性，使得当部署运行环境等发生异常时系统能够运行在可控的范围内，并进行准确的异常定位提示。系统具有易用性，提供简单灵活的系统部署，人性化的界面和功能设计，方便最终用户的使用，包括灵活方便的个性化设置、多样的内容展现形式。管理系统同时提供个性化、自定义报表输出功能。曙光新一代GridView可有效解决大型机管理的复杂性问题，保障了管理的扩展性、可靠性、自主性和贴近应用需求。
Grid View管理系统不仅适用于曙光5000大型群集系统，也是用于全系列的曙光服务器
（11）与国际厂商AMD、微软战略合作意义重大
通过曙光5000A项目，计算所、曙光公司与AMD公司进一步加强了战略合作关系。采用AMD Barcelona处理器，使中国用户能更早地、更廉价地、更容易地得到64位计算能力；同时引入充分竞争，为中国用户带来更多的技术选择，更大的价格利益，并从国家利益的高度有利于改善中国计算机产业的格局。
魔方计算机-地位影响
曙光5000A是国家863计划重大项目“高效能计算机及网格服务环境”的核心项目之一，由科技部和上海市政府共同资助研制。经过一年多的研制，于2008年9月在天津成功下线，11月在北京完成性能测试。
曙光5000A是目前国内研制生产最快的超级计算机。上海超级计算中心此次参与研制和即将部署的这台机器，是目前超算中心计算能力的20倍。该系统采用全球著名微处理器厂商AMD公司生产的“巴塞罗那”4核芯片、4路刀片系统、8路机架式节点和Infiniband高速互联的体系架构，采用了单个机柜40颗CPU、160个核的高密度机箱设计，具有高性能、高效能、高密度的特点；同时采用了低功耗的处理器和内存，先进的水冷散热系统和刀片架构，有效控制了耗电量。
TOP500是世界最强超级计算机排名的简称，这个排行榜自1993年设立，每年6月、11月两次统计发布世界上最强大的500个计算机系统。
魔方计算机-应用前景
上海超级计算中心副主任袁俊说，超级计算机不是想象中那般“高高在上”，并非只能用于顶尖研究和超级工程。随着排名世界第十的超级电脑“魔方”在上海“开张”的日子不断临近，上海超算中心正盘算着更多的“平民化应用”，为中小企业和转型中的传统制造业提供研发支撑。
上海超算的运算能力是每秒10万亿次，现有的“曙光4000A”4年前也曾入选世界前十，但时过境迁，老机器的能力已经饱和，想上机的科研机构和企业必须排队。袁俊介绍，超算中心一般会优先满足基础研究和重大工程的需求，从演算宇宙变化到支持大飞机开发，高端应用占了80%以上，眼下确实无力为更多普通企业腾出计算资源。
但情况就要改观——由科技部和上海市政府投资，即将于明年上线的超级计算机“魔方”，计算能力比现在提升20倍，达到每秒200万亿次，这给超算的“平民化应用”提供了可能。
不过即使现在，超级计算机离一般企业实际上也并不遥远。袁俊找出一份上海超算的“客户清单”，其中已有一些中小型企业和研究机构的名字，以汽车行业的居多。
“围绕一些大型整车厂，有一批小型企业为他们提供研发服务。”中小企业不是搞汽车外形设计，而从事发动机、减震器、变速箱等重要组件的开发和试验。借助超级计算机，小企业能省下许多成本：在“虚拟世界”中“制造”部件并“试验”，本身就便宜；而通过上海超算的公共服务模式，小企业无需投资购置计算机软硬件，只需租用CPU芯片，按使用时间付少量费用。
汽车业对超级计算机的热衷，反映出一个趋势——随着产业链分工日趋精细化，越来越多的研发流程被大企业向外分包，落向中小企业。这些企业人员精简，由少量高层次技术核心人物领衔，资金实力不强，十分需要上海超算这样的公共服务平台。
在研发外包和研发机构小型化的趋势下，未来最先成为“平民化超算用户”的可能来自制药领域，计算机能帮助企业筛选有用的化合物。
此外，在全球经济金融危机的背景下，国内一些原先位于产业链低端的制造企业，有潜力、也有动力借助技术升级向高端转型。此前，上海超算曾意外地接待过几家“平民用户”，有国内的开关厂和水泵厂主动上门要求上海超算帮忙“动脑”，它们在研究高级电气设备的电磁分布，和高效率水泵的流体设计。
2010年与“魔方”一起上线的，还包括一套“傻瓜式”软件，它可帮缺乏经验的“平民用户”迅速上手。而通过互联网，上海超算已经可以为全国各地的企业提供远程服务。
国外超级计算中心几乎全都是为某些特定企业或机构服务的；由政府投资、采取公共服务模式运营的，上海超算几乎是唯一一家。袁俊表示，全球的不景气局面，使得中国对海外高端研发人才的吸引力不断加大，他们来华后，更倾向于创办独立于大企业的研发外包机构，这些人对超级计算机很熟悉。如果这样一个中小型研发企业群形成气候，不仅上海超算能获得更良性的产业生态，更可望提升上海的自主创新能力、加快现代服务业发育成长。
