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国产超算×国产模式×国产数据 天气预报会更准吗?

时间:2019-03-28 19:14 来源:未知  手机版

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高性能计算机系统,还有一个更为人熟知的名字——超算。自2013年以来连续登陆全球最强超级计算机榜首,国产超算包括硬件、应用等在内的优越性能便广为人知。但很多人不了解,每天服务于我们生产生活的天气预报对超算的需求多么迫切和严苛。

预测天气和气候是世界上最复杂的问题之一。从20世纪50年代开始,数值模式预报方法取得了成功。然而,60多年来,人们所需的气象预报时空精度越来越高,数值模式已经从一个简单的正解方程发展到世界上最复杂的软件项目之一,海量数据和数百万条代码总能轻易占满计算设备的所有可用资源。

在这样迫切的时刻,2018年,中国气象局迎来了国产高性能计算机系统“派-曙光”。2019年伊始,这套国产高性能计算机系统因在前期测试、试运行中表现良好,通过业务验收,从此正式承担起气象业务运行及科研的重任,这也是首台应用国产卫星数据,运行国产模式的国产气象高性能计算机系统。

气象预报需要的超算有多“硬核”?

中国气象报记者 张格苗

对每一个普通人来说,手机是必备的电子产品,购买手机的时候,我们首先会看它的硬件配置,希望它处理器更强,打游戏流畅无阻,存储空间大,还能兼容市面上大多数应用程序,而且用起来省电,最好不要发热。

对全球主要气象机构来说,高性能计算机系统则是在数值模式预报方法为主流的今天不可或缺的技术支撑。他们对高性能计算机的需求与大多数普通人对手机的需求很是类似——架构更先进、计算能力更强、存储容量更大、更加绿色节能,可有效支持海量数据的处理和众多模式的运转,帮助气象部门更快地研究制作发布更加精准的天气预报,惠及每一个普通公众。

当然,和手机一样,高性能计算机也有自己的“服役期限”,这个周期大约为6-8年,也正因如此,全球主要气象机构高性能计算机更新换代的新闻频频见诸报端。2016年,在距离上一次引进进口高性能计算机系统4年之后,中国气象局再次提升高性能计算能力。

经过评估分析业务需求,中国气象局提出了这样的建设要求:高性能计算系统峰值运算速度要不低于8000万亿次每秒;机器字长,即计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数不小于64bit;内存容量每1个CPU核至少对应6GB内存;在线存储容量要大于12.6PB,且可扩展;全系统可用度超过99%;操作系统为Unix/Linux,配套基础软件,并行语言及集成开发环境。

时值国产超算蓬勃发展,已接连在全球最强超级计算机榜单中拔得头筹。这套国产高性能计算机系统以超出预期的性能令人眼前一亮——峰值运算速度达到每秒8189.5万亿次,约为此前中国气象局使用的进口高性能计算机系统的8倍;内存总容量达到690,432GB;在线存储物理容量为23,088TB;全系统可用度超过99%;操作系统为Linux,配套基础软件,并行语言及集成开发环境。

在系统架构上,它有两套子系统互相备份,计算资源相对独立,共享存储资源。如此一来,即便其中一套出现故障,另一套会提供同样的支持,气象业务可靠性大大提高。

除了这些厉害的配置,这套高性能计算机系统为散热和降低能耗提供的解决方案也令人惊喜。巨型的高性能计算系统常常受此困扰,而这套国产高性能计算机系统芯片液冷技术可同时对主要发热源CPU、内存进行液冷,实现部件级精确制冷,器件稳定性大幅提高。

这些强大的数据,意味着这套国产高性能计算机系统不仅拥有强大计算能力及存储能力、高带宽低延迟的网络、稳定高效的软件系统,也拥有计算和 I/O 平衡的、 可扩展的、 稳定可靠的绿色节能系统。

为了支持气象新领域的研究和适应未来高性能计算机系统的发展,中国气象局还在这套高性能计算系统中特意配置了小规模试验子系统,支持GPU/众核环境下气象模式的研发与试验,希望借此为将来天气气候模式在异构平台的移植提供实验环境。

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本文标签:高性能 计算机系统 这套 计算 气象

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