高性能计算大显神威 气象、地质勘探行业受益(2)

时间:2009-07-02   来源:   网友评论:0   人气: 384 作者:


解决 SOLUTION
    
    目前国家气象局是国内比较大的计算中心之一,其中在04年引进美国IBM Cluster1600集群式计算机,峰值处理能力达到21万亿次,持续处理能力在7万亿次,是目前国家气象局最大的高性能计算机,拥有3000多个CPU,100多个点。
   
    在数值预报中,高性能计算机最主要的工作就是资料同化。当搜集所有资料后,把信息标准化,在计算上分为边界场和初始场,相当于把所有数据放在每个格子里进行运算。
   
    “数据来了以后,我们首先把信息按照某一模式放在格点上,并插到相应的要素(气压、温度、湿度、风的尾向、静止方向以及垂直方向)上,经过不同模式的计算产生不同的数值预报产品。”沈主任解释道。
   
    “但是在国际上,数值预报模式全球共享,而数值同化模式却是保密的,中国目前与国外气象预报水平的差异也在这里。”沈主任补充道。
   
    实际运算中,由于计算资源有限,一般是嵌套运算。首先计算出国家级全球背景场预报模式,平均每6小时计算一次,时间分布一般是24:00、06:00、12:00、18:00四个时段。高性能计算机一天24小时不停运转,在每个时段执行不同计算任务。
   
    各省级气象预报会在国家气象局全球背景场模式预报基础上,根据这些预报资料作为自己计算的初始场和边界场,进行区域天气预报计算。同时国家气象局对于各地区气象预报拥有终审权利,每晚天气预报都会先报到国家气象局经过审核后再发布。
   
    对于特殊天气的预报,临近预报模式由各地气象局自己负责。例如北京气象局针对奥运期间每小时的精确预报,通过在具体区域对空间尺度更细的划分进行检测,并对检测结果进行计算了解该地区短时间内天气活动状况。
   
    面对不断增长的高性能计算需求,南京大学计划在09年7月份建成高性能计算中心。“该计算中心采用IBM刀片处理器,英特尔至强5500系列芯片,理论计算峰值达到35万亿次,实际计算能力估计约为27万亿次。”周教授介绍到。该计算中心是全校共享,通过超高速网络—InfiniBand,带宽可以达到每秒 20GB,来缩短交换信息的过程。
   
    “因为我们做高性能计算的时候,都是把计算任务分布到很多台计算机上,在很多的CPU上进行计算,每一个CPU只是去负责这个问题其中一小部分,但是这一个小部分跟很多在其他计算机上、在其他的CPU上计算的那些部分相互之间有关联,因此就需要交换信息的过程越短越好,加快计算速度。”周教授解释道。
   
    “石油勘探开发中主要是地震资料的处理,首先地震资料存储在磁带上通过磁带机加载到工作站上,人员对磁带机进行初步的分析,对初期资料进行归纳整理然后传到服务器上,服务器进行整体分析运算,最终的处理结果返回到单机上。”朱晓欣谈到。目前中海油能源股份有限公司采油工程研究院高性能计算中心采用集群式计算机,其中最大的计算机共有96个CPU,并且整合在一个机柜,支持多线程计算及内存共享,根据计算量大小自动调控CPU。
   
    实际计算中,数据采集上来存储在磁带库中,经过前期处理后建模,经过服务器具体运算,同样数据经过多次反复计算,最终形成地质剖面图。除了以上传统领域应用高性能计算以外,在汽车安全模拟分析,对一些整车正面和侧面及乘员安全性分析;疲劳耐久性分析,汽车外流场数值模拟;空调系统CFD分析与优化等方面高性能计算也发挥着重要的作用。同时对于汽车钢板的性能进行模拟计算,钢液流动模拟计算机并行程序开发,以及高炉结构性能全三维分析等等。


 

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