Национальный энергетический научно - исследовательский вычислительный центр , или NERSC , является высокая производительность вычислительных (суперкомпьютер) пользователя объект управляется Lawrence Berkeley National Laboratory для Соединенных Штатов Америки Департамента энергетики Управления науки . В качестве вычислительного центра Управления науки NERSC размещает высокопроизводительные вычисления и системы данных, которыми пользуются 7000 ученых в национальных лабораториях и университетах по всей стране. Самый новый и самый большой суперкомпьютер NERSC - Cori, [1] который занял пятое место в списке TOP500 самых быстрых суперкомпьютеров в мире в ноябре 2016 года. [2] NERSC расположен в главном кампусе Berkeley Lab вБеркли, Калифорния .
История
NERSC был основан в 1974 году как Компьютерный центр контролируемых термоядерных исследований, или CTRCC, в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса . Центр был создан для предоставления вычислительных ресурсов сообществу исследователей термоядерной энергии и начался с компьютера Control Data Corporation 6600 (SN-1). . Первой машиной, закупленной непосредственно центром, была CDC 7600, установленная в 1975 году, с максимальной производительностью 36 мегафлоп / с (36 миллионов операций с плавающей запятой в секунду). В 1976 году центр был переименован в Национальный компьютерный центр магнитной термоядерной энергии.
Последующие суперкомпьютеры включали Cray-1 (SN-6), который назывался машиной «c», установленный в мае 1978 года, и в 1985 году первый в мире Cray-2 (SN-1), который был машиной «b», получил прозвище «Пузырьки» из-за пузырьков, видимых в жидкости его уникальной системы прямого жидкостного охлаждения. В 1983 году центр начал предоставлять небольшую часть своих ресурсов исследователям за пределами сообщества термоядерного синтеза. Поскольку центр все больше поддерживает науку во многих областях исследований, в 1990 году он изменил свое название на Национальный суперкомпьютерный центр энергетических исследований.
В 1995 году Министерство энергетики (DOE) приняло решение о переводе NERSC из LLNL в Национальную лабораторию Лоуренса Беркли . Кластер систем Cray J90 был установлен в Беркли до того, как основные системы в Ливерморе были остановлены на переезд в 1996 году, что обеспечило постоянную поддержку исследовательскому сообществу. В рамках переезда центр был переименован в Национальный вычислительный центр энергетических исследований, но сохранил аббревиатуру NERSC. В 2000 году NERSC переехала на новое место в Окленде, чтобы приспособиться к растущему следу суперкомпьютеров с воздушным охлаждением.
В ноябре 2015 года NERSC вернулся на главную площадку лаборатории Беркли и разместился в Зале Ших Ван. [3] Как и в случае переезда из LLNL, новая система была впервые установлена в Беркли до того, как машины в Окленде были сняты и перемещены.
Компьютеры
Чтобы отразить миссию NERSC по поддержке научных исследований, центр называет свои основные системы в честь ученых. Центр расположен в Shyh Wang Hall, одном из самых энергоэффективных суперкомпьютеров в стране. Строительство финансировалось Калифорнийским университетом, который управляет лабораторией Беркли Министерства энергетики США (DOE). Коммунальная инфраструктура и компьютерные системы предоставлены Министерством энергетики.
Новейший суперкомпьютер Perlmutter назван в честь Сола Перлмуттера, астрофизика из лаборатории Беркли, который получил Нобелевскую премию по физике 2011 года за его вклад в исследования, показывающие, что расширение Вселенной ускоряется. [4]
Суперкомпьютер Cori назван в честь Герти Кори , биохимика, которая была первой американской женщиной, получившей Нобелевскую премию в области науки. Cori - это система Cray XC40 с 622 336 ядрами процессора Intel и теоретической пиковой производительностью 30 петафлоп / с (30 квадриллионов операций в секунду). Cori была доставлена в два этапа. Первая фаза, также известная как Data Partition, была установлена в конце 2015 года и включает 12 шкафов и более 1600 вычислительных узлов Intel Xeon Haswell. Он был настроен для поддержки науки с большим объемом данных и анализа больших наборов данных с помощью комбинации аппаратных и программных конфигураций и политик очередей.
Вторая фаза [5] Cori, установленная летом 2016 года [6], добавила еще 52 шкафа и более 9300 узлов с процессорами Intel Xeon Phi второго поколения (под кодовым названием Knights Landing, или сокращенно KNL), что сделало Cori крупнейшая суперкомпьютерная система для открытой науки на базе процессоров KNL. Имея 68 активных физических ядер на каждом KNL и 32 на каждом процессоре Haswell, Cori имеет почти 700 000 процессорных ядер. Две фазы Cori объединены через межсоединение Cray Aries, которое имеет топологию сети «стрекоза», обеспечивающую масштабируемую пропускную способность.
Cori имеет Burst Buffer, основанный на технологии Cray DataWarp. Burst Buffer, уровень хранилища NVRAM объемом 1,5 ПБ, находится между памятью вычислительного узла и 30-петабайтной параллельной файловой системой Lustre от Cori. Буфер пакетов обеспечивает пропускную способность ввода-вывода около 1,5 ТБ / с, что более чем вдвое превышает пропускную способность временной файловой системы. NERSC также добавила программно-определяемые сетевые функции в Cori для более эффективного перемещения данных в систему и из системы, предоставляя пользователям сквозное соединение и пропускную способность для анализа данных в реальном времени, а также очередь в реальном времени для чувствительных ко времени анализ данных.
Планируется, что Эдисона сменит Перлмуттер в конце 2020 года.
Система NERSC, в настоящее время выведенная из обращения, - это Эдисон, Cray XC30, названный в честь американского изобретателя и ученого Томаса Эдисона , который имеет пиковую производительность 2,57 петафлоп / с. Полностью установленный в 2014 году, Edison состоит из 133824 вычислительных ядер для запуска научных приложений, 357 терабайт памяти и 7,56 петабайт онлайн-дискового хранилища с пиковой пропускной способностью ввода-вывода 168 гигабайт (ГБ) в секунду. отключение и снятие с отправкой устройства обратно в утиль. [7]
Другие системы в NERSC включают:
- PDSF, сетевой распределенный вычислительный кластер, разработанный в первую очередь для удовлетворения требований к моделированию детекторов и анализу данных в рамках сотрудничества в области физики, астрофизики и ядерной науки. PDSF - самый длинный в мире постоянно работающий Linux-кластер.
- Genepool, кластер на базе Intel, предназначенный для вычислительных нужд Объединенного института генома Министерства энергетики США .
- Установка 100 петабайт [8] High Performance Storage System (HPSS) для архивного хранилища. Используемая с 1998 года, HPSS - это современная, гибкая, ориентированная на производительность система хранения данных. NERSC был одним из первых разработчиков HPSS вместе с пятью другими лабораториями Министерства энергетики и IBM.
Доступ к объектам NERSC можно получить через сеть Energy Sciences Network или ESnet, которой также управляет Национальная лаборатория Лоуренса Беркли Министерства энергетики.
Проекты
Персонал NERSC возглавляет ряд специальных проектов по развитию вычислительной науки, а также помогает подготовить более широкое исследовательское сообщество к эпохе экзадачности . Примеры:
NESAP : Программа NERSC Exascale Science Applications - это совместная работа, в рамках которой NERSC сотрудничает с командами разработчиков кода и разработчиками библиотек и инструментов для подготовки критически важных приложений для наиболее эффективного использования многоядерной архитектуры Cori. NESAP представляет собой важную возможность для исследователей подготовить коды приложений для новой архитектуры и помочь в продвижении задач Управления науки Министерства энергетики США. Партнерство NESAP позволяет 20 проектам сотрудничать с NERSC, Cray и Intel, обеспечивая доступ к раннему оборудованию, специальному обучению и подготовительным занятиям с сотрудниками Intel и Cray. Восемь из этих 20 также получат возможность для исследователя с докторской степенью исследовать проблемы вычислительной науки, связанные с энергоэффективными многоядерными системами.
Shifter : NERSC работает над повышением гибкости и удобства использования своих систем высокопроизводительных вычислений путем включения Docker-подобной контейнерной технологии Linux. Shifter, разработанный сотрудниками NERSC, представляет собой программный инструмент с открытым исходным кодом, основанный на контейнерах Docker, который позволяет пользователям NERSC более легко анализировать наборы данных с экспериментальных установок. Такие контейнеры позволяют упаковывать приложение со всем его программным стеком, включая некоторые части базовых файлов ОС, а также определять необходимые переменные пользовательской среды и «точку входа» приложения.
HPC4Mfg (Высокопроизводительные вычисления для производства): NERSC - один из трех суперкомпьютерных центров Министерства энергетики, работающих над созданием экосистемы, которая позволяет экспертам национальных лабораторий Министерства энергетики работать напрямую с представителями производственной отрасли, чтобы научить их, как внедрять или расширять использование высокопроизводительных вычислений. (HPC) для решения производственных проблем с целью повышения энергоэффективности, снижения воздействия на окружающую среду и продвижения чистых энергетических технологий. Проект возглавляет Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса.
Сообщество пользователей NERSC
В 2016 году NERSC поддержал около 7000 активных пользователей из университетов, национальных лабораторий и промышленности, которые использовали около 3 миллиардов часов суперкомпьютеров. NERSC имеет пользователей в 49 штатах США, а также в 45 странах мира.
В 2016 году на университетских исследователей приходилось около половины всего использованного вычислительного времени (1,23 миллиона), за ними следовали лаборатории Министерства энергетики (1,51 миллиона), другие правительственные лаборатории (157 миллионов), промышленность (32 миллиона) и некоммерческие организации (1 миллион).
Топ-10 областей исследований (с точки зрения вычислительного времени) - это термоядерная энергия, материаловедение, климат, КХД на решетке, химия, астрофизика, физика высоких энергий, ядерная физика, информатика и науки о Земле.
Из 129 университетов, использующих NERSC, Калифорнийский университет Сан-Диего регистрирует наибольшее время вычислений (141 миллион часов) с Университетом Аризоны, Массачусетским технологическим институтом, Калифорнийским университетом Беркли, Принстонским университетом, Калифорнийским университетом Лос-Анджелеса, Университетом Кентукки. , Калифорнийский университет Ирвина, Университет Джорджа Вашингтона и Чикагский университет замыкают первую десятку.
Географически 5853 пользователя NERSC находятся в Северной Америке, 30 - в Южной Америке, семь - в Африке, 335 - на Ближнем Востоке / в Азиатско-Тихоокеанском регионе и 662 - в Европе.
Рекомендации
- ^ "Cori Cray XC40 2016" . www.nersc.gov . Проверено 23 марта 2017 .
- ^ «Ноябрь 2016 | ТОП500 суперкомпьютерных сайтов» . ТОП500 . Проверено 23 марта 2017 .
- ^ «Лаборатория Беркли открывает ультрасовременный центр вычислительной науки | Лаборатория Беркли» . Центр новостей . 2015-11-12 . Проверено 8 февраля 2018 .
- ^ https://www.nersc.gov/systems/perlmutter/
- ^ «Узлы Cori Intel Xeon Phi (KNL)» . www.nersc.gov . Проверено 9 февраля 2018 .
- ^ «Суперкомпьютер Cori теперь полностью установлен в лаборатории Беркли» . www.nersc.gov . Проверено 9 февраля 2018 .
- ^ https://www.nersc.gov/news-publications/nersc-news/nersc-center-news/2019/edison-supercomputer-to-retire-after-five-years-of-service/
- ^ «О» . www.nersc.gov . Проверено 8 февраля 2018 .
Внешние ссылки
- Главный сайт NERSC
- История NERSC
- ESnet
- Список TOP500
- Открытие Wang Hall в NERSCC