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DDN助力TACC Frontera让不可能成为可能

德克萨斯大学奥斯汀分校的德克萨斯高级计算中心(TACC)推出了Frontera,它是任何大学中速度最快的超级计算机,也是世界上第五大系统。TACC也是Stampede2的所在地,这是任何一所美国大学中第二快的超级计算机。Frontera的推出巩固了UT Austin在这个领域的世界学术领导者。

DDN很荣幸能与TACC保持多年的合作关系,这次Frontera采用了DDN业内领先的高性能计算存储解决方案,结合DDN在NVMe领域的领先技术,为Frontera总计提供了1.5TB/s存储读写带宽,确保Frontera能够最大化发挥出计算潜能,帮助产生新的发现和促进科学理解。20多年来,DDN一直致力于实现规模数据。

“科学挑战需要最大和最复杂的计算和数据。这就是Frontera的意义所在,”NSF计算机与信息科学与工程副总监Jim Kurose说。“Frontera的领导级计算能力将支持美国科学家目前正在开展的计算最具挑战性的科学应用。”

自6月以来,Frontera一直支持科学应用,已经使超过30个团队开展了从黑洞物理学到气候建模到药物设计,采用模拟,数据分析和人工智能等一系列主题的研究。

Frontera是目前大学中速度最快的超级计算机,也是世界上第五大系统。[来源:Jorge Salazar,TACC]


最初于2018年8月宣布,Frontera建于2019年初,并在6月份的两年一度的TOP500排行榜上获得第5名,在高性能LINPACK上实现了23.5 PetaFLOPS(每秒23.5亿次浮点运算)基准测试,衡量系统的计算能力。

来自北卡罗来纳大学的化学家Olexandr Isayev使用Frontera在不到24小时内完成了300多万次原子力场计算 – 这是高速量子力学计算的一项重大成就。这些计算是培训人工智能系统的一部分,该系统可以预测新药物化合物的可能特征,并识别具有靶向特定细胞能力的化合物。

“这是一台伟大的机器,特别是对于量子力学应用,”Isayev说。“我们真的很期待进行以前无法实现的大规模计算。”

利哈伊大学机械工程与力学助理教授Ganesh Balasubramanian一直在使用Frontera研究有机光伏材料的动态和模型制造条件。

“Frontera进行计算的闪电速度非常有利,”Balasubramanian说,他在早期用户期间经历了五次加速模拟太阳能材料制造。“总的来说,计算研究的整个步伐将随着Frontera的到来而增加。”

罗彻斯特理工学院的天体物理学家Manuela Campanelli一直在使用Frontera进行有史以来最长的中子星合并模拟,包括2017年由激光干涉引力波天文台(LIGO)检测到的事件,欧洲 – 基于处女座的探测器,以及70个地基和太空观测站。

“Frontera是一个了不起的系统,因为它为我们提供了大量的计算机节点,我们可以用来解决非常复杂的问题,”Campanelli说。“大多数大学校园都没有这些类型的资源,所以我们确实需要Frontera才能进行模拟。”

Frontera将戴尔EMC PowerEdge服务器与8,008个计算节点相结合,每个计算节点包含两个第二代英特尔至强可扩展(“Cascade Lake”)处理器,总计超过16,000个处理器和近50万个核心,通过每秒200千兆位的HDR Mellanox连接InfiniBand高速网络。

能量Exascale地球系统模型(E3SM)模拟。洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家正在使用Frontera上的可视化来确定使用藻类作为原料的生物燃料的潜在生产地点,这是一种有可能关闭美国运输碳预算的能源。信用:Phil Wolfram,LANL; Francesca Samsel,TACC

该系统采用了DataDirect Networks的创新闪存存储和CoolIT,Cooltera和Green Revolution Cooling(GRC)的新型冷却系统,并采用了前所未有的几种新兴技术,包括最新英特尔至强的高功率,高时钟速率版本处理器,英特尔深度学习增强,英特尔Optane内存和多种液体冷却。

8月,Frontera增加了两个新子系统,以提供额外的性能,并探索未来的替代计算架构。嵌入在GRC开发的液体冷却剂机架中的360 NVIDIA Quadro RTX 5000 GPU(图形处理单元)系统将探索更有效的方式来冷却未来系统,以及探索单精度优化计算。采用448 NVIDIA V100 GPU的IBM POWER9托管系统将提供额外的性能,并提供性能最佳的GPU架构,与处理器和内存子系统紧密耦合。这些额外的系统将加速Frontera研究人员在癌症治疗和生物物理学等领域的人工智能,机器学习和分子动力学研究。

在未来几个月,Frontera将与云提供商Microsoft,Google和Amazon整合,为研究人员提供对新兴计算技术和长期存储的访问。

Frontera将运营至少五年,并将支持数百个研究项目以及几乎所有科学领域的数千名研究人员。预计会对以下方面产生重大影响:

自然灾害建模 – 预测风暴的轨迹和强度,并帮助设计能够承受最强灾害的基础设施;
基因组学 – 包括精准农业,以满足世界不断增长的人口;
能源研究 – 从聚变到太阳能到清洁煤;
天体物理学 – 包括多信使天文学和引力波建模; 和,
材料科学 – 结合使用建模和深度学习来加速医药和工程新分子的开发。

超级计算机不仅仅是原始数据,无论多么令人印象深刻,它代表着保持竞争力和安全的承诺,代表着对已知和可以解决问题的梦想。即使在过去几年里,随着高性能计算的民主化,即使是相对较小的商业实体也在向它们的业务挑战投入高性能计算资源,它仍然需要真正庞大的超级计算机来回答那些似乎无法回答的问题。

了解更多存储性能,请访问DDN官网

关于Frontera的技术特点如下:

Frontera 可以实现每秒最高 38.7 千万亿次浮点运算,使其成为世界上支持建模和仿真、大数据和机器学习等学术工作的最快的计算机。相比之下,Stampede 2 的峰值性能为 18 千万亿次浮点运算。

Frontera 采用了四种不同的通道,这些通道由 DataDirect Networks 构建,总共超过 50PB,并配有 3PB的 NAND flash,这意味着每个节点大约有 480GB 的 SSD 存储空间。其中三个通道是互通的,而第四个通道拥有每秒 1.5TB 的极速连接。

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