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上海超级计算中心介绍 暨高性能计算在越江隧道工程中的应用

上海超级计算中心介绍 暨高性能计算在越江隧道工程中的应用. 李根国 2006 6 24. 上海超级计算中心介绍. 概况和功能定位 资源 组织架构和团队 业务模式 运行情况和发展规划 典型应用项目. 上海市政府投资建设 , 2000 年上海市一号重大工程－－上海信息港主体工程之一，是国内首家对外开放的、公共的超级计算中心 上海政府持续支持，经过二期建设，能力更加强大 可持续发展的运营机制 运行六年来取得了大量的成果. 概况. 强大的高性能计算资源为上海和全国服务 开发科学研究、工程、商业、公共服务领域的高性能计算应用 国家网格环境中担任主结点

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上海超级计算中心介绍 暨高性能计算在越江隧道工程中的应用

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Presentation Transcript

  1. 上海超级计算中心介绍暨高性能计算在越江隧道工程中的应用上海超级计算中心介绍暨高性能计算在越江隧道工程中的应用 李根国 2006 6 24

  2. 上海超级计算中心介绍 • 概况和功能定位 • 资源 • 组织架构和团队 • 业务模式 • 运行情况和发展规划 • 典型应用项目

  3. 上海市政府投资建设, 2000年上海市一号重大工程－－上海信息港主体工程之一，是国内首家对外开放的、公共的超级计算中心 • 上海政府持续支持，经过二期建设，能力更加强大 • 可持续发展的运营机制 • 运行六年来取得了大量的成果 概况 • 强大的高性能计算资源为上海和全国服务 • 开发科学研究、工程、商业、公共服务领域的高性能计算应用 • 国家网格环境中担任主结点 • 多学科领域合作，交流；国际交流和合作 • 科普基地 功能 上海“科教兴市”的公共基础平台，发挥大规模计算的优势，提升创新能力和研发手段 定位

  4. SUNWAY-1 超级计算机 MPP体系架构, 3840亿次 CPU: 480个 ALPHA 500 MHz 主要用于科学研究 • SUNWAY 64P 集群系统 Cluster体系架构， 3028亿次 CPU: 66个 Intel Xeon 2.4G 主要用于工程计算 硬件资源 • Dawning 4000A 超级计算机 • Cluster 体系架构，10万亿次 • Myrinet 互联 CPU ：2128个 64位AMD Opteron 2.4 GHz • 95TB存储系统

  5. 曙光4000A获TOP500第十名证书

  6. 操作系统 Turbo LINUX 8.0 软件资源 并行环境和编译器 数学函数库 MPICH 1.2.5 Myrinet版本 Ethernet版本 PVM 3.4.4 Myrinet版本 Ethernet版本 gcc 3.2.2-5（Turbo Linux） PGI 6.0 JDK 1.4.2 系统管理 LSF 作业管理系统 DCMS 曙光集群管理系统 SSC自主开发主机信息管理系统

  7. Free Code共享源代码

  8. CAE 商业软件：通用有限元分析软件和CFD软件 • FLUENT （128CPU） • CFX(64CPU) • STAR-CD（16CPU） • ICEM-CFD • GAMBIT • LS-DYNA (64CPU) • PAM-CRASH (32CPU) • ABAQUS(8CPU) • ANSYS-Multiphysics(16CPU) • NASTRAN (8CPU) • MARC (8CPU) • FATIGUE • ADAMS • FEKO (16CPU) • …… • HYPERWORKS • PATRAN • AI-E • ……

  9. 信息安全 主机安全 信息安全管理 网络安全 • 漏洞评估系统 • 防火墙系统 • 入侵检测系统 • 用户认证系统 • 病毒防护系统 • VPN系统 • 数据加密系统 • 英国BS7799安全认证 • 安全的主机操作系统 • 用户权限分离 • 访问监控 安全方针 资产分类与控制 人员安全 物理环境安全 通信与操作管理 访问控制 系统开发和维护 业务连续性管理 符合性

  10. 上海市信息化委员会 上海超级计算中心 财 务 部 公共关系部 办 公 室 人力资源部 技术支持部 研究开发部 科学计算部 工程计算部 超算控股公司 联合咨询团体 超算分中心 中心组织架构

  11. 业务模式 上海超级计算中心是提供高性能计算服务的机构 主机全天候运行，各领域有应用和技术支持 应用服务供应商（ASP）的业务模式 软件作为一种服务（Software as-a-service） 纵向（学科领域）和横向（应用领域）的解决方案 用户全面收费，但只负担部分运营费用 降低工程用户在IT和研发方面的成本和风险 支持科学研究

  12. 保障一：专业的维护队伍 • 超算拥有一支经验丰富的高水平维护队伍 • 稳定，利于经验积累 • 专业，良好的计算机背景，高级别专业培训 • 专职，值班工程师、系统管理工程师、网络工程师 • 协作，应用服务部门协助进行运营管理

  13. 保障二：严格的运营管理制度 • 7*24小时严密的主机运行监控制度 • 周密完善的例行保养制度 • 严格周全的操作记录存档制 • 细致谨慎的应急预案制度 • 结合BS7799的安全保障制度

  14. 保障三：全方位的外围保障 • 应用服务部门严格规范的上机审核流程 • 严格进出人员控制和管理措施 • 人力资源、公关等部门的积极参与 • 电力、空调、消防等设施保障 • 全中心的安全意识和超级计算氛围

  15. 保障四：高质量的用户服务体系 • 用户问题及意见处理流程管理办法 • 完善的用户培训计划 • 完全的机时收费制度 • 用户满意度评估制度 • 各类技术及行政管理制度

  16. 运行情况和发展规划 • 三台主机始终保持较好的主机利用率。 • 累计用户241个，以上海及华东地区为主，来自19个省 • 上机项目超过1000个。

  17. 神威-I 历年使用率

  18. 曙光机4000A使用率 目前已是饱和状态

  19. 中心三期规划 • 持续发展对高性能计算应用的意义重大 • 超级计算机系统：100万亿次以上的超级计算机系统，更加丰富的应用软件， • 更加完善的，强大的高性能计算服务体制 • 更加广泛的应用领域，在若干领域建设高性能计算领域的应用平台 • 得到更多来自国家层面的支持

  20. 典型应用项目和软件开发

  21. 主要上机课题（基础研究） • 区域气候模式的研究 • 天体磁流体动力学数值模拟 • 宇宙大尺度结构的数值模拟 • 红外光电子材料的第一性原理设计，纳米材料原子分子线运输性质的研究 • 半导体绝对形变势的第一性原理设计 • 新药研究 • 蛋白质分子动力学和蛋白质全电子结构计算 • 非晶态催化剂理论研究 • 严格对角化方法计算低维体系动力学 • 锂电子二次电池材料设计的理论计算 • 电场对表面结构的影响及调制 • 固体材料结构和性能的计算研究 • 多元多尺度复合材料界面结构及其行为研究

  22. 主要上机课题（基础研究，续） • 磁层亚暴触发过程的全球MHD-Hall数值模拟 • 磁约束聚变等离子体的计算机模拟 • 强关联体系重的离子尺寸效应、居于域电子结构与磁特性 • 水溶液中的蛋白质分子电子结构和性质的量子力学计算 • 与艾滋病有关的蛋白质分子电子结构的量子力学计算 • 原子、分子线量子体系输运性质的理论研究 • 原子簇组装纳米薄膜的模拟研究 • 强场激光物理及相关高技术领域的基础物理的数值模拟 • 全基因组扫描数据分析 • 蛋白质折叠动力学 • 激光等离子体相互作用模拟 • 多元多尺度复合材料界面结构及其行为研究 • 湍流直接模拟

  23. 主要上机课题（工业工程） 支线飞机空气动力学设计分析 飞机大攻角气动特性计算 基于NS方程的跨音速颤振分析软件并行化和应用 微波成像仪天线系统仿真计算 卫星太阳电池翼分子污染量的DSMC模拟计算研究 高速水中兵器流体动力基础数值研究 舰体、附体及螺旋桨相互干扰CFD技术 并行快速多极算法在大规模电子计算中的应用 整车碰撞分析计算 三维编织复合材料的弹道有限元计算 沉管隧道地震响应分析 大型盾构隧道仿真（盾构隧道施工过程全三维可视化数值仿真、大型盾构隧道三维动态数值仿真及其应用） 航道泥沙淤积模拟

  24. 并行软件开发工作 • NASTRAN在神威超级计算机上的移植、并行化 • 汽车碰撞与冲压成型仿真系统并行化及工程应用 • 基于NS方程的跨音速颤振分析软件并行化 • 钢液流动模拟软件的并行化和可视化系统开发 • 航道泥沙淤积分析软件并行化开发 • 用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）并行计算方法以及评价卫星太阳电池翼分子污染 • 基于精细积分的时域分解并行计算技术 • 科学计算软件包在“曙光4000A”上优化

  25. 研发部并行计算团队 并行软件开发团队和模式 工程计算部应用团队 科学计算部应用团队 按照软件开发的需要，由应用部门和研发部组成软件开发团队 遵照软件工程的规范开发应用软件

  26. 高性能计算在越江隧道工程中的应用 极端情况---地震响应日常运行和寿命评估施工过程中的应用

  27. 大型地下工程的地震安全

  28. 复兴东路盾构隧道整体装配效果图

  29. 盾构隧道各管段轴向螺栓的轴向力最大值中较大值出现在p3、p5、p10、p13这些与联络通道相连的管段，此外与这些管段相邻的管段螺栓轴向力也会出现较大值如p2、p14

  30. 上海崇明越江隧道施工过程的数值仿真 • 南港隧道长约8.9公里，采用世界最大的直径15.2米的盾构法施工隧道,全面体现了大直径、长距离、大深度的世界隧道发展趋势

  31. 主要结论 提出了一种全新的地震安全性评价方法，解决了现有方法不能评价复杂地形地貌和结构土体耦合系统地震安全性的问题。 现有技术 （线性等效模型） 本项目创新技术（三维非线性模型）

  32. 谢 谢！

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