Fri . 19 Sep 2019

Симулятор Землі

Симулятор Землі ES, Chikyū Shimyurēta, розроблений ініціативою японського уряду "Проект симулятора Землі", був надзвичайно паралельною векторною суперкомп'ютерною системою для запуску глобальних кліматичних моделей для оцінки ефектів глобального потепління та проблем геофізики твердої землі. Розроблено для Японського агентства аерокосмічних досліджень, Японського науково-дослідного інституту атомної енергії та Японського морського науково-технічного центру JAMSTEC у 1997 році. Будівництво розпочалося у жовтні 1999 року, а сайт офіційно відкрився 11 березня 2002 року. NEC, ES був заснований на їхній архітектурі SX-6 Він складався з 640 вузлів з восьми векторних процесорів і 16 гігабайт пам'яті комп'ютера на кожному вузлі, в цілому 5120 процесорів і 10 терабайт пам'яті. метр x 2 метр шафа Кожен кабінет споживав 20 кВт потужності Система мала 700 терабайт дискового сховища 450 для системи і 250 т для Користувачі та 16 петабайт масового зберігання в стрічкових накопичувачах Вдалося провести цілісне моделювання глобального клімату як в атмосфері, так і в океанах до роздільної здатності 10 км. Його продуктивність за тестом LINPACK становила 3586 TFLOPS, що майже в п'ять разів швидше, ніж його попередник, ASCI White
ES був найшвидшим суперкомп'ютером у світі з 2002 по 2004 рік. Його потужність була перевищена прототипом IBM Blue Gene / L 29 вересня 2004 року. ES замінена Earth Simulator 2 ES2 У березні 2009 року ES2 є системою NEC SX-9 / E і має чверть більшу кількість вузлів, кожну з яких в 128 разів перевищує продуктивність 32x тактової частоти, що в чотири рази перевищує ресурс обробки на один вузол, для максимальної продуктивності 131 TFLOPS З поставленим LINPACK продуктивність 1224 TFLOPS, 2 ES2 була найефективнішим суперкомп'ютером у світі на той момент У листопаді 2010 року NEC оголосила про те, що ES2 очолив Global FFT, одну з заходів HPC Challenge Awards, з показником продуктивності 11876 TFLOPS3 > Кон намети
1 Огляд системи
11 Обладнання
111 Конфігурація системи
112 Побудова процесора
113 Вузол процесора PN
114 Мережеве з'єднання IN
115 Шафа процесора вузла PN
12 Програмне забезпечення
121 Операційна система
122 Файлова система зберігання даних
123 Планування завдань
124 Середовище програмування
13 Заклади
131 Захист від стихійних лих
132 Система блискавкозахисту
133 Освітлення
134 Система сейсмоізоляції
14 Продуктивність
141 LINPACK
142 Обчислювальна продуктивність WRF на симуляторі Землі
2 Див. Також 3 Посилання
4 Зовнішні посилання



Hardwareedit
Земля Simulator ES на короткий був розроблений як національний проект трьома урядовими агентствами: Національне агентство космічного розвитку Японії NASDA, Японський науково-дослідний інститут атомної енергії JAERI і Японська морська наука і Технологічний центр JAMSTEC ES розташований у будівлі симулятора Землі прибл. 50м x 65м x 17м Оновлення системи Simulator Earth було завершено у березні 2009 року. Оновлена система Earth Simulator 2 або ES2 використовує 160 вузлів NEC SX-9E
System configurationedit
ES є високо паралельною векторною суперкомп'ютерною системою тип розподіленої пам'яті і складався з 160 процесорних вузлів, з'єднаних мережею Fat-Tree. Кожен вузол процесора - це система з спільною пам'яттю, що складається з 8 арифметичних процесорів векторного типу, 128-Гб основної системи пам'яті. Кожен арифметичний процесор 1024Gflops ES в цілому, таким чином, складається з 1280 арифметичних процесорів з 20 ТБ основної пам'яті і теоретичної продуктивності 131Tflops
Конструкція CPUedit
Кожен процесор складається з 4-х смугового супер-скалярного блоку SU , векторний блок VU, і блок керування доступом до основної пам'яті на єдиній мікросхемі LSI Процесор працює на тактовій частоті 32 ГГц Кожен VU має 72 векторних регістра, кожен з яких має 256 векторних елементів, разом з 8 наборами з шести різних типів з vec tor трубопроводів: додавання / зсув, множення, поділ, логічні операції, маскування та завантаження / зберігання Один і той же тип векторних трубопроводів працює спільно за допомогою однієї векторної команди, і трубопроводи різних типів можуть працювати одночасно - Processor Node PNedit
Процесорний вузол складається з 8 процесорів і 10 модулів пам'яті
Мережеве з'єднання INedit
RCU безпосередньо підключений до перемикачів і контролює міжмережеву передачу даних зі швидкістю передачі по 32 ГБ / с для передачі і прийому даних Таким чином, загальна пропускна здатність міжвузлової мережі становить близько 10 Тб / с. Процесорний вузол PN складається з двох вузлів одного корпусу і складається з блоків живлення 8 модулів пам'яті і блоку PCI з 8 процесорами модулі
Softwareedit
Нижче наведено опис програмних технологій, що використовуються в операційній системі, розкладання завдань і середовище програмування ES2. Розроблена для суперкомп'ютерів серії SX серії SX Серія SX - це векторні суперкомп'ютери, розроблені, виготовлені та реалізовані компанією NEC SUPER-UX - це операційна система, яка виконує функцію з BSD і SVR42MP як операційну систему на базі UNIX System V, і посилює необхідну функцію для суперкомп'ютера додатково SUPER-UX, Berkeley Software Distribution BSD і SVR42MP - це операційні системи, засновані на Unix.
Файловий сховище systemedit
Якщо велика паралельна робота на 640 PN читає з / пише на один диск, встановлений в PN, кожен PN звертається до диска в послідовність і продуктивність погіршує жахливо Хоча локальний ввід / вивід, в якому кожен PN читає або записує на свій власний диск, вирішує цю проблему, дуже важко керувати такою великою кількістю часткових файлів Потім ES приймає Staging і глобальний файловий SystemGFS, який пропонує високошвидкісну продуктивність вводу / виводу. Конфігурація черги Simulator Землі ES має черги двох типів Черга пакетів призначена для пакетних завдань з одним вузлом, а L-черги пакетів для черги пакетів з декількома вузлами Існує дві черги Одним з них є чергу пакетів, а інша S чергу пакетної черги S спрямована на те, щоб використовувати її для попереднього запуску або після виконання для великомасштабних пакетних завдань, що створюють початкові дані, результати обробки моделювання та інших процесів, а черговий пакет L призначений для вибору користувача. відповідну чергу для завдань користувачів
Вузли, виділені для пакетного завдання, використовуються виключно для цього пакетного завдання. Пакетне завдання заплановано на основі минулого часу замість процесорного часу. Стратегія 1 дозволяє оцінити завдання Час закінчення терміну і полегшення виділення вузлів для наступних пакетних завдань заздалегідь Стратегія 2 сприяє ефективності виконання завдання Завдання може використовувати виключно вузли і процеси в кожному вузлі можуть виконуватися одночасно У результаті цього великомасштабні Паралельна програма здатна виконуватися ефективно PN-системи L-системи заборонені для доступу до диска користувача для забезпечення достатньої продуктивності диска I / O, тому файли, що використовуються пакетним завданням, копіюються з диска користувача на робочий диск перед виконанням завдання. "stage-in" Важливо приховати цей час для планування завдань. Основні кроки планування завдань підсумовуються наступним чином:
Node Allocation
Stage-in копіює файли з диска користувача на робочий диск автоматично


















































































































































Доступні вузли Крок 1 Після того, як вузли і розрахунковий час початку виділено пакетному завданню, починається процес запуску. Крок 2 Завдання очікує, поки очікуваний час початку процесу після завершення Якщо планувальник знайде ранній час початку, ніж передбачуваний початок час, він виділяє новий час початку пакетного завдання Цей процес називається "Ескалація роботи" Крок 3 Коли очікується, що час початку стартує, планувальник виконує пакетне завдання Step4 Планувальник завершує пакетне завдання і починає процес виходу після завершення процесу Крок 5 Щоб виконати пакетне завдання, користувач реєструється на логін-сервері і подає скрипт партії в ES І користувач чекає, поки виконання завдання буде виконано. дивіться стан пакетного завдання за допомогою звичайного веб-браузера або команд користувача Планування вузла, постановка файлу та інша обробка автоматично обробляються системою відповідно до пакетного сценарію
Програмування середовища
Модель програмування в ES
Апаратне забезпечення ES має трирівневу ієрархію паралелізму: векторну обробку в AP, паралельну обробку з загальною пам'яттю в PN, і паралельну обробку серед PN через IN Щоб вивести високу продуктивність ES fu Проте, необхідно розробити паралельні програми, які найчастіше використовують такий паралелізм, 3-рівнева ієрархія паралелізму ES може бути використана двома манерами, які називаються гібридними і плоскими паралелізаціями, відповідно. виражається HPF або MPI, а внутрішній вузол - мікрозадачею або OpenMP, і тому необхідно враховувати ієрархічний паралелізм при написанні програм У плоскому паралелізмі паралелізм внутрішнього і внутрішнього вузлів може бути виражений HPF або MPI, і вам не потрібно розглядати такий складний паралелізм. Загалом, гібридне розпаралелювання перевершує плоский показник продуктивності і навпаки, у простоті програмування Зауважте, що бібліотеки MPI і режими виконання HPF оптимізовані для виконання. як у гібридному, так і в плоскому розпаралеленні
Мови
Компілятори для Fortran 90, C і C ++ доступні Всі вони мають розширену можливість автоматичного переносу Мікрозадача - це багатозадачність, яка одночасно передбачена для суперкомп'ютера Cray, а також використовується для паралелізації внутрішнього вузла на ES Мікрозадача можна контролювати, вставляючи директиви у вихідні програми або використовуючи автоматичне розпаралелювання компілятора. доступний у Fortran 90 та C ++ для внутрішньо-вузлової паралелізації
Parallelization - Message Passing Interface MPI
MPI - це бібліотека, що передає повідомлення, заснована на стандартах MPI-1 і MPI-2 і забезпечує швидкісний зв'язок повністю використовує можливості IXS і спільної пам'яті. Може використовуватися як для внутрішнього, так і для міжрівневого розподілу. Процес MPI призначається AP в плоскому паралелізації або PN, який містить мікрозадачі або потоки OpenMP в гібридному MPI паралелізації. бібліотеки розроблені та оптимізовані обережно, щоб досягти найвищої продуктивності зв'язку на архітектурі ES в обох методах розпаралелювання - High Продуктивність Fortrans HPF
Основні користувачі ES вважаються науковцями-природознавцями, які не обов'язково знайомі з паралельним програмуванням або скоріше не люблять його Відповідно, більш високий рівень паралельної мови користується великим попитом HPF / SX забезпечує легке та ефективне паралельне програмування на ES забезпечити попит Він підтримує специфікації HPF20, його затверджених розширень, HPF / JA, і деякі унікальні розширення для ES
Інструменти
- Інтегрована середовище розробки PSUITE
Інтегрована середовище розробки PSUITE є інтеграція різних Інструменти для розробки програми, яка працює на SUPER-UX Оскільки PSUITE припускає, що різні інструменти можуть бути використані GUI, і має скоординовану функцію між інструментами, вона має можливість розробити програму більш ефективно, ніж метод розробки минулого програма легко і
-Debug Підтримка
в SUPER-UX, отримують, як сильні функції налагодження підтримки для підтримки розробки програм
Facilitiesedit
функції персонального наступні res of the Earth Simulator building
Захист від стихійного лихаsit
Центр тренажера Землі має декілька особливих функцій, які допомагають захистити комп'ютер від стихійних лих або подій Над будівлею зависає дротяне гніздо, яке допомагає захистити від блискавок Гніздо використовує високовольтні екрановані кабелі для вивільнення струму блискавки в землю Спеціальна система розповсюдження світла використовує галогенні лампи, встановлені поза екранованих стінок машинного приміщення, щоб запобігти потраплянню магнітних перешкод до комп'ютерів Будівля побудована на системі сейсмічної ізоляції , що складається з гумових опор, що захищають будівлю під час землетрусів
Система блискавкозахисту
Три основні особливості:
Чотири полюси на обох сторонах Землі Simulator Building складають дротове гніздо для захисту будівлі від ударів блискавки > Спеціальний високовольтний екранований кабель використовується для індуктивного дроту, який випускає струм блискавки до землі прокладки проводять, зберігаючи окремо від будинку близько 10 метрів
Освітлення: Освітлення: система поширення світла всередині труби діаметром 255мм, довжиною 44м49дд, 19 труб Джерело світла: галогенні лампи 1 кВт Освітлення: 300 лк на підлозі в середньому Джерела світла, встановлені з екранованих стінок машинного приміщення
Seismic isolation systemedit
11 isolators 1 ft height, 33 ft Diameter, 20-шарові каучуки, що підтримують нижню частину корпусу ES

LINPACKedit
Нова система Earth Simulator, яка почала функціонувати в березні 2009 року, досягла стійкої продуктивності 1224 TFLOPS та обчислювальної ефективності 2 9338% на Benchmark LINPACK 1
1 LINPACK Benchmark. продуктивності комп'ютера і використовується як стандартний тест для ранжирування комп'ютерних систем у проекті TOP500 LINPACK - програма для виконання чисельної лінійної алгебри на комп'ютерах
2 Обчислювальна ефективність
Обчислювальна ефективність - співвідношення сустайна Продуктивність до пікової обчислювальної продуктивності Тут співвідношення 1224TFLOPS до 131072TFLOPS
Обчислювальна продуктивність WRF на Землі Simulatoredit
Цей розділ, можливо, містить оригінальне дослідження Будь ласка, поліпшіть його, перевіривши заявки і додавши вбудовані цитати Висловлювання Тільки оригінальні дослідження повинні бути видалені лютий 2014 р. Дізнайтеся, як і коли видалити цей шаблон повідомлення. Модель WRF Weather Research і прогнозування є мезомасштабним кодом моделювання метеорології, який був розроблений в рамках співпраці між американськими установами, у тому числі Національним центром Атмосфери NCAR Наукові дослідження та Національні центри прогнозування навколишнього середовища NCEP JAMSTEC оптимізував WRFV2 на Earth Simulator ES2, оновлений у 2009 році вимірюванням обчислювальної продуктивності. В результаті було успішно продемонстровано, що WRFV2 може працювати на ES2 з видатною та стійкою продуктивністю. чисельне метеорологічне моделювання проводилося за допомогою WRF на симуляторі Землі для земної півкулі з умовою моделі природної пробіжки Модель просторового дозволу становить 4486 на 4486 по горизонталі з інтервалом між сітками 5 км і вертикально 101 рівнем. Показник на Землі Simulator був досягнутий для високого дозволу WRF Хоча кількість ядер процесора використовується тільки 1% в порівнянні з найшвидшим у світі системою класу Jaguar CRAY XT5 в Oak Ridge National Laboratory, стійкі продуктивність, отримані на Землі Simulator майже t 50% від того, що виміряно на системі Jaguar Пікове співвідношення продуктивності на Simulator Землі також є рекордно високим 222%
Див. Такожsedit
Суперкомп'ютинг в Японії
Атрибуція останніх змін клімату
NCAR
HadCM3
EdGCM
Список літератури
^ "Японський симулятор Землі 2 відкритий для бізнесу" 1 березня 2009
^ "Оновлення тренажера Землі порушує рекорд ефективності" 5 червня 2009
^ "Перемоги Землі" Першість в нагороді HPC Challenge Awards "17 листопада 2010
Sato, Tetsuya 2004" Симулятор Землі: Ролі та впливи "Дослідження ядерної фізики B Доповнення 129: 102 doi: 101016 / S0920-56320302511-8
Центр тренажера Землі
Огляд симулятора Землі


































ASCI White
7226 терафлопс
Найпотужніший у світі суперкомп'ютер
березень 2002 - листопад 2004







7072 teraflops
v
e
Суперкомп'ютери NEC
SX-1
SX-2
SX-3
SX-4
SX-5
SX-6
Симулятор Землі
SX-8
SX-9
SX-ACE
Координати: 35 ° 22′51 139 N 139 ° 37′348 / E / 3538083 ° N 139626333 ° В / 3538083; 139626333


Earth Simulator

Random Posts

Book

Book

A book is a set of written, printed, illustrated, or blank sheets, made of ink, paper, parchment, or...
Boston Renegades

Boston Renegades

Boston Renegades was an American women’s soccer team, founded in 2003 The team was a member of the U...
Sa Caleta Phoenician Settlement

Sa Caleta Phoenician Settlement

Sa Caleta Phoenician Settlement can be found on a rocky headland about 10 kilometers west of Ibiza T...
Bodybuilding.com

Bodybuilding.com

Bodybuildingcom is an American online retailer based in Boise, Idaho, specializing in dietary supple...