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                教育装备采购♂网
                第六届图书馆论坛580*60

                EPYC助推教育信∑ 息化2.0 高性能计算←赋能行业变革

                教育装备采购网 2020-04-11 12:30 围观3055次

                  2020年作为《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》颁布的∏第五年,使得今年教育备受关注。《总体方案》里确定了▓每5年为一个建设周期,并针对双一流大学的科学研究水平提出了详细的目标;同时《教育信息化2.0行动计划》中也明确指出,2.0时代需要将1.0时代中完成的基础建设的作『用发挥出来。为▽了加快打造“双一流”大学的进程、迎接第一个5年目标并实现从1.0到2.0时代的跨越,各大高校过去几年间一直在积极推动着信息化建设的探索←与实践。

                  我国从90年代开始了IDC和信息化硬件设施︼建设,相关数据表明,截止到90年代末◆全国约有500余所ㄨ大学建设了完备的校园网络。

                  可以说,我国高校的信息化1.0始于20世纪90年代。如今,高校承载着物理、化学、药物、工程模拟等多种类密集型的科研任务,数据庞杂、场景丰富,同时引∮入物联网、人工智能、移动应用等新技术进行智↑慧校园的建设。1.0时代完善的信息建设也带来了新的问题——随着研究∮范围的拓宽、研究内容的深入、原↘始数据的累积、新数据挖掘和新技术的应用,使得数据量几何级增长,已经形成的基础设施已经赶不上了数据应∏用的变化,早前◣的基础设施的计算能力无法匹配数据々的增长,而单一的模块升级又容易造成信息割裂——其◥实这并不仅是中国高校面临的问题,几乎全世界的高校都面临着这些问题。

                  教育信息∞化浪潮再起EPYC打破高校数字围城

                  以德国的乌◢尔姆大学为例,德国西南部的乌尔姆大学因其在电化▲学和相关学科方面的开创性研究而闻名。过去这所大学一直利用ぷ两个独立的云平台分别处理数据,第一个高性能计算(HPC)群集,它为学生和研究人员提供了运行复杂╳的量子化学和量子物理学计算的能力。第二个bwCloud(BadenWürttembergCloud)平台,为☆乌尔姆大学在内的巴登州教职员工、学生和研究人员提供访问操作、项目、指↑导工作以及诸如数据挖掘之类的应用程序,所需的计算资源权限等。这套应用已久的方案看▃上去灵活轻便,但是问题随着时间慢慢变得浮现出来——乌尔姆大学IT服务通信主管Stephan Wesner博士说道:“实践证明,bwCloud太小且太慢↓,无法满足强大的用√户需求。”因为大型应用程序所需的大量内◥存带宽正在减慢』性能,因而系统被迫依赖于服务器外部的存储。

                  为了解决这个问题,乌※尔姆大学选择升级处理器能力强的服务器以支持大内存,并保证其平台的应用程序可以有效♂地管理内存。乌尔姆大学的团々队测试了16款单插槽处理器后,选择了AMD EPYC系列处理器来承担平台升级改造的任务。AMD EPYC处理器作为一款高性能x86服务器处理器,其行业领先地位★毋庸置疑,第二代更是↘经典“网红”款处理器,2倍的FLUENT计算流体动力学性能、最高提升79%的LSTCLS-DYNA有限元分析∏性能、最高提升72%的RADIOSS结构分析性能、达到60%的GROMACS分子动力ξ 学基准提升以及高达79%的浮点性能提升。

                  64位X86架构,和7纳米技术的EPYC可以提供多达32MB的三级缓存以☉及多达 1TB 内存容量,可根据计√算需要,通过不同数量的计算核心与I/O模块搭配▽实现不同的规格。其许多内存通道使得乌尔姆大学完全实现在内存中运行应用程序,不仅提㊣ 升了bwCloud云平台性能,更是因其解决↙方式实现了在同通类产品运行时成本最低

                  计算能力不◇足的情况同样广泛存在于不同地区的其他院校,美国的俄勒冈州立大学的生命和环境科学可算是闻名遐迩;该大学的基因组研究和生物计算中心(CGRB)要处理大量的基因测序㊣,CGRB服务于★俄勒冈州的26个部门,研究人员可以访问该中心研发的4000~5000个程序。它们∑运行在支持5000多个处理器的分布式服务架构︼上,5 PB的存储空间,以及安全专用的1G/10G/40G网络。CGRB每天生成4TB到8TB的数据,大部分时间都会同时运行数千个作业。

                  圣母大学的研究计算中心则是为多学科提供研究环△境〖,在科学与工程ξ,艺术,人文和社会科学领域起到了推动作用。该大学的研究计算中√心(CRC)在广泛的应用程序中支持跨关键领域(包括癌症,环境变化,全球健康等)的多样〓化研究基础架构。巴黎圣母院研究计算中心(CRC)支持大约2000个活跃用户帐户㊣ 、200个不同的软件应用程序。为了支持他们的研究人∩员,CRC的50名工程师和开发人员组成的团队管理着30,000多个计算节点,并在20种不同的体系结构中拥有3-4 PB的数据。巴黎圣母院的CRC需要一个平台来支⊙持多种软件,并满足其对流体动力学和天气建模的高存储能力要↓求。他们需要的HPC环境将支持◢每个作业500个内核,并具有扩展能力,每个内核需要2GB至3GB的内存。

                  二者同样面临了计算能力不匹配的困境,采用了AMD的解决方案,俄勒冈州立大学节省☆了服务器机房的数百万Ψ美元,使用64核128线程的AMD EPYC 760取代124核、48线程的服务器,避免了在较低线程々服务器上崩溃的现象;圣母大学采用了高带宽和高速RAM的处理器 HPE ProLiant DL385 Gen10 服务器解决方案,通过构建的更灵活的体系结构◇执行更大的内存、高性能计算,为流体动力学等受①内存限制的应用程序◥提供空间。

                  “高性能计算+”新模式 安全高校并肩先行

                  计算性能是数据处理的决定因素,但好的产品能否落地应用的依靠的却不仅▓是性能。教育信息化发展中,比计算能☉力更重要的就是信息安全问题。在高校的IT建设中,安全保障是优先于其计算能力的,教育→信息化作为国家信息化的重要组成部分和战略,在安全方面完全遵照2017年正式开始施行《网络安全法》,明确网络♀安全与信息化发展并重原则,法律中「明确了对于网络安全的违法行为将承担相应的法律责任。信息安◥全也是全世界高校都在关注的问题,美国高等教育信息化协会(EDUCAUSE)发布的2019年年※度十大IT议题中第一个议题就是安全:“确保学※校数据和系统的安全是极度重要的事情。威胁在不断增※强,我们需要加速≡努力,将安全保障全面集∞成到IT战略和措施的各个方面。有效的信息安全战略会运用以风险为焦点的多层次战略来为学校↘提供安全保障”。

                  可以说▅网络安全是全球高校信息化基础建设的基础,而新一代▓的AMD EPYC同样在安全方面颇具优势,可为安全启↙动、安全内存加密、安全加密虚拟化等功能提供基础。芯片级嵌入式安全子系统提供的核心在以下方面颇具【优势:I/O芯片中的嵌入〇式安全处理器;可用于安全加密虚拟♀化的509个加密密钥;内置在内存控制器∩中的AES-128加密引擎;CPU核心隔离不同的内存源;通过简单①的BIOS设置,无需更改软件即可进行的安全内存加密等功能。可以保证核心数据的安全,为业务运营」保驾护航。

                  劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)是美国注重计算能力●和信息安全的研究机构之一,它的使命是通过世界一流的科学、技术和工程来加强国家安全。同时他也是国家核安全局(NASA)的“储备管★理计划”中的三个实验室ω 之一,高级模拟和计算(ASC)计划是其中的★关键组成部分,成立的ASC计划以模拟代替地下核试验。在ASC计划下,LLNL的科学家和工◤程师使用模型和仿真来分析和预测这些因素对核材料的性能,安全性和可靠性的影响,从而研究材料科学,流体力学和高■能量密度物理学。因此,LLNL需要HPC集群ξ的商用处理器用于仿真、数据分析』和机器学习,通过在具有多达32个内核的AMD EPYC?7000系列ζ处理器的服务器上创建170个节点的HPC群集,应用机器学习和数据分析,使研究人员能够○更有效地运行复杂的多物理场模拟。而LLNL的与AMD的合作也正是说明了其研究场景下,对高性能计算在安全与性能上的苛刻要ω求完全可以被满足。

                  数据探索未♀来 计算驱动世界

                  不少影视作品将60年代“两弹一星”的研发过程称之为“算ζ 盘算出来的”过程,《我︾和我的祖国》《暗算》等电影中都有这一幕——国防ζ 科技战线的科研工作者为了研发原子弹,几乎所有的工作环境里都是满地的计算数据①纸、算盘、草稿纸、铅笔。这样通过大量人力物力手算来协助计算机制造原子弹的“囧”境其实并非只存在于我国,实□ 际上美国的“曼哈顿工『程∏”也有专门的计算部门,雇佣的几千人大多数是有』数学和物理背景的女性和科学家的夫人们,唯一的任务就是算数。

                  其实¤造成这样局面的主要原因是当时的计算机能力有限。尽管70多年前数据计算还是难事慢事国之重事,但是DT时代下,处理海量的数据和多样的数据结构已相对轻◆松。无论是我国的“两弹一星”还是美国的“曼哈顿工程”,计算机都在其中扮演了重要的角色,可以说计算机的发明是︽因为国防工程的建设。彼时笨重的计算机只是承◤担着简单的计算工作,如今,AMD EPYC 将强大的处理集中在一【块小小的芯片内,在一块↑基板上,并排放置多四颗芯片,每颗芯→片内部为8核心,总计达到了32核心。未来,计算能力还将不断进步,而计算的创新和发展也¤将推动了社会甚至整个人类社△会的进步。

                来源:EPYC 责任编辑:王道 我要投稿
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