一种可满足您的HPC需求的整体解决方案英特尔Scalable

英特尔解决方案架构师BobBurroughs数据中心集团HPC业务支持DanielRalls数据中心集团HPC市场推广工程师英特尔为计算密集型和数据密集型应用程序开发高性能、高平衡、高能效和可靠的HPC系统t提供架构方向数据中心高性能计算一种可满足您的HPC需求的整体解决方案：英特尔®ScalableSystemFramework要点综述高性能计算(HPC)是在科学和工业研究中的一项重要工具，能加快发现的步伐并提供巨大的竞争优势。但HPC长期以来一直为内存、结构、存储和功耗等方面的若干显著的、通常被称为“墙”的性能障碍所困。逾越这些墙要求的不仅仅是新技术；它还要求将突破性的技术和空前程度的集成相结合。英特尔®ScalableSystemFramework(英特尔®SSF)以紧密集成的组件满足这样的需求；这些组件提供卓越的性能、可扩展性、效率和可靠性，在共同的基础设施上支持广泛的工作负载。英特尔SSF使机构和企业能以灵活性、可扩展性、平衡性和可移植性实现卓越的性能。英特尔SSF通过克服现代计算的挑战，帮助工业、科学和学术界等各种机构和企业作出更明智的决策并保持强大的竞争优势。解决方案简介图1.英特尔®SSF通过计算、内存/存储、结构和软件更紧密的集成提供出色的HPC。您在这里实施指南总结解决方案简介这是什么？参考架构全面了解功能和技术细节。可靠性和可恢复性价格/性能功耗计算内存/存储软件结构解决方案简介|一种可满足您的HPC需求的整体解决方案：英特尔®ScalableSystemFramework2业务的挑战：支持HPC正在变得日益困难高性能计算(HPC)为广泛的各种机构和企业提供出色的价值，并促成更大的创新、更快的发现和更短的上市时间。不论是发现隐藏的原油储备、预测危险的风暴，或是开发新一代的节能型汽车，HPC总是能够帮助大学、政府部门和企业缩短打入市场的时间和降低HPC成本。计算、内存/存储、结构和软件等用来支持HPC的组件在过去二十年中的发展速度彼此不同，导致系统正在变得越来越不平衡。此外，一些具有高特异性资源需求的工作负载迫使机构企业专门为大数据、机器学习或可视化这类工作负载实施离散群集（见图2）。这会导致整体成本的大幅增加，以及效率的降低。以下各项挑战对HPC基础设施的未来具有越来越大的影响：•系统瓶颈。带宽和延迟可能会造成问题。内存、结构和存储中的瓶颈会影响结果并减低HPC的优越性。系统软件和应用程序软件可以扩大或缩小这样的现象；该两者均需要针对底层硬件进行优化。•不同的工作负载。许多机构企业针对大数据、机器学习和可视化分别实施不同的系统，导致基础设施的资源被分割，并且增加了分享数据的负担。随着各家公司不断扩大对可视化以及高性能数据分析和机器学习等新型工作负载的使用，运行离散的基础设施的成本也变得更加昂贵。•民主化。不同的数据源和不一致、没有注释的数据为运行HPC系统增加了新的复杂性；它们限制了能使用HPC的用户数量和类型。有必要降低这种复杂性，以让更多的人能利用HPC的优势。英特尔不断对能推动HPC发展的系统级技术进行投资。随着HPC在决策和探索机会过程中的作用不断增大，依赖HPC的机构和企业需要有一个面向未来的整体解决方案。英特尔®ScalableSystemFramework提供了一个整体架构英特尔®ScalableSystemFramework（英特尔®SSF）通过结合突破性技术和基于标准的可编程性，为HPC提供了一个现代的方法，创建了一个有能力运行各种不同工作负载的共同基础设施。英特尔SSF是对HPC的一个更新的方法；它并不要求对业务模式作重大的改变。英特尔SSF能使范围广泛的用户受益：•制造商。OEM/ODM可以通过使用经测试并证明能协同工作的英特尔SSF元素来降低实施的成本并缩小风险。预验证的硬件组件与最大的HPC生态环境合作伙伴兼容，有助于减低开发成本并加快上市过程。这使制造商能将注意力放在以英特尔SSF为基础开发面向特定行业的创新解决方案上。•独立软件供应商(ISV)。一个稳定的系统目标能向ISV提供扩展的应用程序兼容性、更低的成本和更好的用户体验。英特尔SSF通过在当前的基于标准的编程模型上构建，为现有的应用程序提供了进化的迁移路径。这可减少用于维护软件套件的成本，使ISV能将更多的资金投入到研究和发现上，而减少用于维护和支持的开支。•最终用户。最终用户能在一个共同的基础设施上跨工作负载体验出色的性能。支持业界标准的编程模型可保护软件投资，并使各大主要供应商能提供更多针对具体需求而优化的系统。不论是绘制基因组图谱、分析地震数据、预测金融市场的趋势，或是开发模拟方法，英特尔SSF突破性的性能都可转化为竞争优势。解决方案价值：在共同基础设施上的突破性的性能和可扩展性英特尔SSF建立在当前技术上，并旨在与未来的技术整合，提供了业界领先的计算性能和对数据的快速、可靠的访问。英特尔SSF将计算、内存/存储、结构和软件紧密结合，实现了广泛的高度工作负载优化的解决方案。英特尔SSF可帮助机构和企业实现卓越的性能：•突破性的性能。英特尔SSF使边缘交换机的数量减少达50%，并将带宽提高5倍，简化了HPC系统的部署和管理。1图2.HPC日益增长的挑战包括系统瓶颈、不同的工作负载和未经优化或未经标准化的软件。优势英特尔®SSF使机构和企业能通过以下优越性实现出色的性能：•灵活性。英特尔SSF为数据密集型和计算密集型应用程序提供一个整体的解决方案。•可扩展性。不论您是运行一个超级计算机还是几个节点，英特尔SSF都能提供可扩展的性能。•平衡。计算、内存/存储、结构和软件的紧密集成为HPC提供了一个平衡的基础。•便携性。英特尔SSF支持基于标准的编程模型，允许机构和企业在当前的软件投资基础上发展。“墙”系统瓶颈内存、I/O、节能性能、空间、可恢复性、存储、未优化的软件资源在建模和模拟、大数据分析、机器学习、可视化之间分割对各种规模、云访问的民主化，对新的并行编程模型的探索不同的工作负载扩大用途的障碍可视化机器学习HPC大数据解决方案简介|一种可满足您的HPC需求的整体解决方案：英特尔®ScalableSystemFramework3•基于标准的可编程性。英特尔SSF与传统的和新兴的HPC编程模型兼容，充分利用了已对当前基于英特尔®架构(IA)的代码作出的投资。•共同的基础设施。英特尔SSF提供一个共同的基础设施，能够跨越传统和新兴的工作负载（包括建模和模拟、大数据分析、机器学习和可视化等）提供出色的表现。随着系统可扩展性的提高，与系统的采购和管理相关的成本也得以降低。•广泛提供的硬件和软件。英特尔SSF将由大多数主要硬件供应商提供，并利用迅速发展和开放的IA生态系统的优越性。提高平衡和性能的集成英特尔已经购买和/或开发了多项创新技术，通过紧密的系统级的集成并保持软件可移植性提供一个平衡而高性能的系统。一组创新技术—包括计算、存储、结构和软件—协同工作，以跨各种不同的工作负载克服多重障碍（图3）。将数据移近进行计算，实现优化的性能英特尔SSF旨在使用创新的内存存储层结构和将数据移近进行计算来增加带宽和减少延迟。封装的内存可以提供更高的带宽，而基于3DXPoint™技术的英特尔®DIMM能对本地内存容量提供额外的性能提升。基于英特尔®Optane™技术的固态盘帮助在计算和I/O节点提供高速本地存储。这能支持从并行文件系统（旋转磁盘）到I/O和计算节点的数据暂存，从而提供更大的带宽和减少据访问延迟。解决方案架构：英特尔ScalableSystemFramework英特尔SSF通过英特尔®技术对HPC功能作了全面优化（参见图4），包括：•英特尔®至强®处理器E5-2600v4产品家族。通过英特尔至强处理器E5‑2600v4产品家族提供更高的内核数，更快的内存速度和改进的内核性能2•英特尔®至强融核™产品家族。英特尔®至强融核™处理器旨在为最苛刻的HPC工作负载提供终极并行性能。这些首次使用高带宽内存的英特尔®处理器集成了Intel®Omni‑PathArchitecture（英特尔®OPA）。•英特尔Omni-PathFabric。英特尔OPA能帮助平衡整体系统性能，从而减低延迟并减少瓶颈；它提供了业界最可扩展和性能最高的结构。3•适用Lustre*软件的英特尔®企业版。适用HPC工作负载的Lustre并行文件系统旨在帮助机构和企业改进性能和可扩展性。4•适用NVMe的英特尔®固态盘数据中心系列。基于NVMe技术和英特尔Optane技术的固态盘能帮助提供出色的存储性能，通过PCIe驱动器的低延迟和高效率承受最苛刻的数据中心应用程序的考验。•英特尔®HPC软件平台。英特尔的基于OpenHPC项目的经许可和受支持的高级HPC系统软件产品已通过额外的组件和先进的检测得到改进。•适用HPC的英特尔®软件开发工具。适用HPC的英特尔®软件开发工具是一套全面的高级软件开发工具和优化的库，能帮助在高度并行的处理器上提高应用程序的性能。英特尔技术—包括英特尔®NodeManager、英特尔®ParallelStudio和英特尔®TraceAnalyzer—均旨在帮助群集管理和应用程序开发。01011101010110001011101010101000101000110110001011101010101000101010100010001011101010101000110001011101010101000101010101000110001011101010101000110101010001001011101010101000101011101010101000100101110101010100011010101010001100010111010101010001图3.创新技术和更紧密的集成提供了平衡性、可靠性、可恢复性和高能效。英特尔®系统创新代码开发人员通过创新跨越“墙”提高计算、内存、结构、存储和系统软件的性能和功能，并加快处理时间现代化的代码为可用的资源优化的应用程序代码更紧密系统集成内核、内存、结构、现场可编程门阵列(FPGA)、I/O、图形社区专用独立软件供应商1超过3兆次浮点计算的峰值理论性双精度性能是初步数据，且基于当前期望的内核，时钟频率和每周期的浮点运算。交换器数量减少达50%是基于在1024节点全对分带宽(FBB)胖树配置，对Intel®Omni‑Path群集使用一个48端口交换器;对Mellanox或英特尔®TrueScale群集使用一个36端口交换器ASIC。预计的结果是基于对STREAM基准测试的英特尔内部分析，使用第一代英特尔®至强融核™处理器，采用16GB超高带宽，相对填充所有渠道的DDR4内存。2有关更多信息，请访问intel.com/content/‑e5‑v4/xeon‑e5‑v4‑world‑record.html3要求的交换器芯片数量、交换器密度和结构可扩展性均基于全对分带宽(FBB)胖树配置，对Intel®Omni‑Path群集使用一个48端口交换器;对Mellanox或英特尔®TrueScale群集使用一个36端口交换器ASIC。4有关更多信息，请访问intel.com/content/‑enterprise‑edition‑for‑lustre‑software.html在性能测试过程中使用的软件及工作负载可能仅针对英特尔微处理器进行了性能优化。性能测试（如SYSmark和MobileMark）使用特定的计算机系统、组件、软件、操作和功能进行测量。对这些因素的任何更改可能导致不同的结果。请参考其他信息及性能测试（包括结合其他产品使用时的运行性能）以对目标产品进行全面评估。有关更多详细信息，请访问intel.com/performance。所描述的降低成本方案仅用作示例，表明某些基于英特尔的产品在特定环境和配置下会如何影响未来的成本，并节约成本。环境各不相同。英