National Energy Research Scientific Computing Center - National Energy Research Scientific Computing Center
.jpg)
Den National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), är en högpresterande Computing (superdator) användaranläggning som drivs av Lawrence Berkeley National Laboratory för USA Department of Energy Office of Science . Som uppdragscentral för Office of Science har NERSC datorer med hög prestanda och datasystem som används av 7000 forskare vid nationella laboratorier och universitet runt om i landet. NERSCs nyaste och största superdator är Cori, som rankades femte på TOP500 -listan över världens snabbaste superdatorer i november 2016. NERSC ligger på Berkeley Labs huvudsakliga campus i Berkeley, Kalifornien .
Historia
NERSC grundades 1974 som den Kontrollerad termisk Research Computer Center eller CTRCC vid Lawrence Livermore National Laboratory , var centrum skapats för att ge datorresurser till fusionsenergi forskarvärlden och började med en Control Data Corporation 6600 dator (SN-1) . Den första maskinen som anskaffades direkt av centrum var en CDC 7600, installerad 1975 med en topprestanda på 36 megaflop/s (36 miljoner flytande drift per sekund). År 1976 döptes centret till National Magnetic Fusion Energy Computer Center.
Efterföljande superdatorer inkluderade en Cray-1 (SN-6), som kallades "c" -maskinen, installerad i maj 1978, och 1985 världens första Cray-2 (SN-1), som var "b" -maskinen, smeknamnet "Bubbles" på grund av bubblorna som syns i vätskan i dess unika direkta vätskekylningssystem. År 1983 började centret tillhandahålla en liten del av sina resurser till forskare utanför fusionsgemenskapen. Eftersom centret alltmer stödde vetenskap inom många forskningsområden bytte det namn till National Energy Research Supercomputer Center 1990.
År 1995 fattade Department of Energy (DOE) beslutet att flytta NERSC från LLNL till Lawrence Berkeley National Laboratory . Ett kluster av Cray J90 -system installerades i Berkeley innan huvudsystemen i Livermore stängdes för flytten 1996, vilket säkerställde kontinuerligt stöd till forskarsamhället. Som en del av flytten döptes centrum till National Energy Research Scientific Computing Center, men behållde NERSC -förkortningen. År 2000 flyttade NERSC till en ny plats i Oakland för att rymma det växande fotavtrycket för luftkylda superdatorer.
I november 2015 flyttade NERSC tillbaka till Berkeley Labs huvudplats och ligger i Shyh Wang Hall. Precis som vid flytten från LLNL installerades ett nytt system först i Berkeley innan maskinerna i Oakland togs ner och flyttades.
Datorer
För att återspegla NERSCs uppdrag att stödja vetenskaplig forskning, namnger centret sina stora system efter forskare. Centret ligger i Shyh Wang Hall, en av landets mest energieffektiva superdatoranläggningar. Byggnaden finansierades av University of California som förvaltar Berkeley Lab för US Department of Energy (DOE). Verktygsinfrastrukturen och datorsystem tillhandahålls av DOE.
Den nyaste superdatorn Perlmutter , är uppkallad för att hedra Saul Perlmutter, en astrofysiker vid Berkeley Lab som delade Nobelpriset i fysik 2011 för hans bidrag till forskning som visar att universums expansion accelererar. Det är ett Cray-system baserat på Shasta-arkitekturen, med Zen 3-baserade AMD Epyc-processorer ("Milan") och nästa generations NVIDIA Ampere-GPU: er.
En annan NERSC -superdator är CORI, namngiven för att hedra Gerty Cori , en biokemist som var den första amerikanska kvinnan som fick ett Nobelpris i vetenskap. Cori är ett Cray XC40 -system med 622 336 Intel -processorkärnor och en teoretisk topprestanda på 30 petaflop/s (30 kvadrillion operationer per sekund). Cori levererades i två faser. Den första fasen - även känd som Data Partition - installerades i slutet av 2015 och omfattar 12 skåp och mer än 1600 Intel Xeon "Haswell" beräkningsnoder. Det anpassades för att stödja datakrävande vetenskap och analys av stora datamängder genom en kombination av hårdvaru- och mjukvarukonfigurationer och köpolicyer.
Den andra fasen av Cori, som installerades sommaren 2016, lade till ytterligare 52 skåp och mer än 9 300 noder med andra generationens Intel Xeon Phi-processorer (kodnamnet Knights Landing, eller KNL för kort), vilket gjorde Cori till det största superdatorer för öppen vetenskap baserat på KNL -processorer. Med 68 aktiva fysiska kärnor på varje KNL och 32 på varje Haswell -processor har Cori nästan 700 000 processorkärnor. De två faserna i Cori är integrerade via Cray Aries -anslutningen, som har en trollslända -nätverkstopologi som ger skalbar bandbredd.
Cori har en Burst Buffer baserad på Cray DataWarp -tekniken. Burst Buffer, ett 1,5 PB lager av NVRAM-lagring, sitter mellan beräknande nodminne och Coris 30-petabyte Luster parallella skrapfilsystem. Burstbufferten ger cirka 1,5 TB/sek I/O -bandbredd, mer än dubbelt så mycket som skrapfilsystemet. NERSC har också lagt till programvarudefinierade nätverksfunktioner till Cori för att mer effektivt flytta data in och ut ur systemet, vilket ger användarna end-to-end-anslutning och bandbredd för dataanalys i realtid och en kö i realtid för tidskänsliga analyser av data.
NERSC brukade köra ett system som heter Edison, en Cray XC30 namngiven för att hedra den amerikanska uppfinnaren och forskaren Thomas Edison , som har en topprestanda på 2,57 petaflop/s. Edison, helt installerad 2014, består av 133 824 beräkningskärnor för att köra vetenskapliga applikationer, 357 terabyte minne och 7,56 petabyte onlinedisklagring med en maximal I/O -bandbredd på 168 gigabyte (GB) per sekund. Edison ersattes av Perlmutter. I maj 2019 stängdes datorn av och skickades tillbaka till Cray.
Andra system på NERSC inkluderar:
- PDSF, ett nätverksdistribuerat datorkluster som främst är utformat för att uppfylla kraven på detektorsimulering och dataanalys för fysik, astrofysik och kärnvetenskapliga samarbeten. PDSF är det längsta kontinuerliga Linux -klustret i världen.
- Genepool, ett Intel-baserat kluster dedikerat till datorbehoven hos DOE Joint Genome Institute .
- En installation på 100 petabyte High Performance Storage System (HPSS) för arkivlagring. I bruk sedan 1998 är HPSS ett modernt, flexibelt, prestationsorienterat masslagringssystem. NERSC var en av de ursprungliga utvecklarna av HPSS, tillsammans med fem andra DOE -laboratorier och IBM.
NERSC -anläggningar är tillgängliga via Energy Sciences Network , eller ESnet, som också hanteras av Lawrence Berkeley National Laboratory för Department of Energy.
Projekt
NERSC -personal leder ett antal specialprojekt för att främja beräkningsvetenskap samtidigt som de hjälper till att förbereda det bredare forskarsamhället för den exaskala eran. Exempel är:
NESAP : NERSC Exascale Science Applications Program är ett samarbete där NERSC samarbetar med kodteam och biblioteks- och verktygsutvecklare för att förbereda kritiska applikationer för att på bästa sätt använda Coris mångapoängarkitektur. NESAP representerar en viktig möjlighet för forskare att förbereda ansökningskoder för den nya arkitekturen och för att hjälpa till med uppdraget från Department of Energy's Office of Science. NESAP -partnerskapet gör att 20 projekt kan samarbeta med NERSC, Cray och Intel genom att ge tillgång till tidig hårdvara, specialträning och förberedelsessessioner med Intel och Cray -personal. Åtta av dessa 20 kommer också att ha en möjlighet för en postdoktor att undersöka beräkningsvetenskapliga frågor som är förknippade med energieffektiva mångacore-system.
Shifter : NERSC arbetar för att öka flexibiliteten och användbarheten för sina HPC-system genom att möjliggöra Docker-liknande Linux-behållarteknik. Shifter är utvecklat av NERSC-personal och är ett programvara med öppen källkod baserad på Docker-containrar som gör det möjligt för NERSC-användare att enklare analysera datamängder från experimentella anläggningar. Sådana behållare gör att en applikation kan förpackas med hela sin programvarustack - inklusive vissa delar av bas -OS -filerna - samt definiera nödvändiga användarmiljövariabler och applikationens "ingångspunkt".
HPC4Mfg (High Performance Computing for Manufacturing): NERSC är ett av tre DOE -superdatorcenter som arbetar för att skapa ett ekosystem som gör det möjligt för experter på DOE: s nationella laboratorier att arbeta direkt med tillverkande industrimedlemmar för att lära dem hur man använder eller avancerar sin användning av högpresterande datorer (HPC) för att hantera tillverkningsutmaningar med målet att öka energieffektiviteten, minska miljöpåverkan och främja ren energiteknik. Projektet leds av Lawrence Livermore National Laboratory.
NERSC: s användargrupp
År 2016 stödde NERSC nästan 7000 aktiva användare från universitet, nationella laboratorier och industri som använde cirka 3 miljarder superdator timmar. NERSC har användare i 49 stater i USA, liksom i 45 länder runt om i världen.
Universitetsforskare stod för ungefär hälften av all datatid som användes (1,23 miljoner) 2016, följt av DOE-laboratorier (1,51 miljoner), andra statliga laboratorier (157 miljoner), industri (32 miljoner) och ideella (1 miljon).
De 10 bästa forskningsområdena (när det gäller beräkningstid) är fusionsenergi, materialvetenskap, klimat, gitter QCD, kemi, astrofysik, högenergifysik, kärnfysik, datavetenskap och geovetenskap.
Av de 129 universitet som använder NERSC loggar University of California San Diego den mest beräknade tiden (141 miljoner timmar) med University of Arizona, Massachusetts Institute of Technology, University of California Berkeley, Princeton University, University of California Los Angeles, University of Kentucky , University of California Irvine, George Washington University och University of Chicago avrundar topp 10.
Geografiskt finns 5 853 av NERSC: s användare i Nordamerika, 30 i Sydamerika, sju i Afrika, 335 i Mellanöstern/Asien och Stillahavsområdet och 662 i Europa.