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探营首届中国大学生超算大赛

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4月16日,由国际超级计算机大会组委会(简称ISC)、国际高性能计算咨询委员会(简称HPC-AC)、浪潮集团共同主办的“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”决赛,在清华大学超算中心正式拉开战幕。参加决赛的6支学生队,可以说代表了中国大学生在超算领域里的最高水平。此前我们报道了比赛现场的基本情况与规则、赛程安排,而在现场,我们也与部分参赛队伍进行了交流与探讨。

赵效民 来源:ZDNet China 【原创】 2012年04月18日

关键字:高性能计算 超级计算机 浪潮 HPC

ZDNet至顶网服务器频道 4月18日 北京现场报道(文/赵效民):4月16日,由国际超级计算机大会组委会(简称ISC)、国际高性能计算咨询委员会(简称HPC-AC)、浪潮集团共同主办的“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”决赛,在清华大学超算中心正式拉开战幕。参加决赛的6支学生队,可以说代表了中国大学生在超算领域里的最高水平。此前我们报道了比赛现场的基本情况与规则、赛程安排,而在现场,我们也与部分参赛队伍进行了交流与探讨。

国防科大——以国际经验剑指国内冠军

率先接受我们采访的是国防科学技术大学(简称国防科大),这所大学在中国超算领域可谓是如雷贯耳,中国目前最高运算性能的“天河一号A”即出自该大学之手,而且其在国际上的超算比赛中也有不俗的战绩。

国防科学技术大学领队,国防科学技术大学计算机学院计算机科学技术系副主任、博士生导师窦勇,指着正在调试系统的学员们说,“别看他们年纪小,但都是老手了,这并不是他们第一次参加这类的比赛”,窦勇继续说到,“2011年11月12日-18日,美国旧金山举办了SC11大学生集群竞赛(SC11 Student Cluster Comp,SCC),也可以说是大学生集群挑战赛(简写同样是SCC),我们获得了第二名,而这次来北京参赛的全部是上次参赛的选手。”说到此,可以感受到窦主任由衷的自豪。

国防科学技术大学领队,国防科学技术大学计算机学院计算机科学技术系副主任、博士生导师窦勇

SCC大赛也是一项顶级的大学生超算比赛,今年的SC12 SCC将在美国盐湖城举办,而在去年的SCC大赛中,进入决赛的队伍包括:

National Tsing Hua University, Taiwan(台湾清华大学)
National University of Defense Technology, China(中国国防科学技术大学)
Tecnológico de Costa Rica(哥斯达黎加科技学院)
Boston University(美国波士顿大学)
University of Colorado(美国科罗拉多大学)
Purdue University(美国普杜大学)
Nizhny Novgorod State University(俄罗斯下诺夫哥罗德国立大学)
University of Texas(美国德州大学)

最后的冠军是台湾清华大学,它也是这一赛事的三连冠得主。而这次HPCAC-ISC Student Cluster Competition大赛可以说是与SC12 SCC级别相当的赛事,6月17至20日将在德国汉堡举行总决赛,目前除了中国参赛队的两个名额外,其他三个名额均已产生,它们分别是:

Karlsruhe Institute of Technology (德国卡尔斯鲁厄科技学院)
The University of Colorado (美国科罗拉多大学)
Stony Brook University(美国纽约州立大学石溪分校)

国防科大的比赛台位,据笔者观察,似乎只有国防科大的队伍有女学生,真是巾帼不让须眉呀

可以说,参加这类的国际大赛,对于国防科大的学生们已经不是什么新鲜事。因此,窦主任对于这次大赛的成绩虽然有所低调,但还是很有信心。值得一提的是,此次国防科大是少数几个采用对大规模并行计算有很好优化效果的GPGPU方案(另一个是武汉大学队),而NVIDIA(比赛提供的GPU均来自NVIDIA)的CUDA编程架构,虽然说易用性越来越好,但仍然对于编程人员有很高的要求,尤其是想在短时间内,根据相应的算例来做出相应的调整,非常考验参赛队的实力。对此,窦主任表示,“我们采用GPU方案是比较领先,但还不能说效果就会怎样,这其中优化的效果至关重要。”而从机柜中可以看到,国防科大的方案采用了10台服务器,不过只有5台部署了GPU,为什么没有全面部署呢?“因为有功耗的限制,GPU卡还是比较费电的,所以我们进行权衡,”窦勇表示,“大赛要求了3000W的封顶,所以各队都在努力试验如何把功率用满而又将好不超出限额。”但他同时抱怨,可能是机器太多了(虽然是在清华超中心,但一下比原来又多了60多台服务器),供电似乎有所不稳,国防科大的机柜供电电压有点低,而大赛所测量的是机柜电流,所以又给他们提出了新的挑战。

由于学生们正在紧张的测试系统,我也不好意思打扰他们,但能看得出似乎遇到了一些麻烦。“在比赛之后,系统之前搭建没有问题,但现在有可能出了点故障,不过这都是在所难免的。”窦勇表示,“目前学员们正在做的就是系统的调优,也会自测一下LINKPAC,争取把MPI的效率调到最好,当然这和我们之前实验的系统还是有些不同。”

国防科大代表队两位漂亮的MM,可谓是本次大赛现场的一大亮点

对于本次大赛的看法,窦勇非常的赞赏有加,他认为这样的比赛对于促进中国大规模并行编程水平的提升有深远的意义。“这样的比赛对于学生们的锻炼是不可估量的,很多东西是课本上学不到的,而且超算最关键是为应用服务,不是为计算机服务,这样的实践机会对于计算机学院的学生来讲非常难得,”窦勇表示,“所以,作为老师我是非常支持这个活动的。”

清华大学——超算大赛中的田忌赛马

离开国防科大的比赛台位,笔者继续参观,碰到了清华大学的领队——清华全球变化研究院副教授黄小猛博士,从很轻松的状态中可以感觉到他对自己队伍的信心。

“我们的队员都是尖子中的尖子,”黄小猛博士自豪的介绍到,“他们基本上都是各地信息学奥林匹克竞赛的冠军,以特长生的身份进入清华的,所以个个都是Coding方面的高手。”

可能很多人没听说过信息学奥林匹克竞赛,它可算是数学奥林匹克竞赛的姊妹赛事,如果奥数冠军是数学天才的话,那么信息学奥林匹克竞赛的冠军就是计算机天才。

清华大学领队,清华全球变化研究院副教授黄小猛博士

在这些队员中,有4个已经被中科院物理所保送研究生,还有一个将赴美国纽约大学伯克利分校留学,从这样的简历中,就能感觉到清华大学的实力。不过,清华大学这次并没有采用GPU解决方案,原因是优化难度与准备时间的权衡。

“我们根据多次实验,最终决定采用全CPU的解决方案,GPU方面因为时代太紧迫,改代码的工程量实在太大,所以没有采用,”黄小猛博士介绍到,“不过我认为在比赛中的优胜要素中,系统平台占据了60%,而应用优化则是30%,剩下的就看临场发挥了。”

作为清华大学全球变化研究的顶尖学者,黄小猛博士是清华大学气候模拟项目的主要负责人,清华大学新建成的百万亿次超算中心的主要使用者就是他,因此他对于超算系统有自己独到的见解。在他看来,一个队伍的Coding水平无疑是最重要的,它可以帮助队员获得性能最优化的高性能计算系统。

清华大学的比赛台位,黄小猛博士正在指导最后的系统部署

而对于比赛的规则,黄小猛博士表示,从赛题来讲,对于单套系统似乎有着相矛盾的需求,比如LINPACK对CPU数量、内存配置很敏感,而对于一些算例来讲,可能一个多路的胖节点效果更好。“所以,我们会可能会采用田忌赛马的战术,进行综合的考量,”黄小猛博士解释到,“我们可能会针对大部分应用进行优化,而放弃某些比赛项目,以取得部分的胜利。”

事实上,对于超算系统的考量方式一直存在争议,一些国际赛事的规则更可谓是南辕北辙。而在现实的HPC应用中,很多情况下,都是针对应用特点来定制化HPC系统,所以在这类大赛中采用怎样的战术的确非常重要。“不过,这次大赛的规则要多了,比较充分借鉴了国外的经验教训,对于比赛的结果,我们很有信心”,黄小猛博士表示。

谈到竞争对手,黄小猛博士毫不犹豫的指向了国防科大,对于国防科大在HPC领域的成就,黄小猛博士由衷的欣赏,“他们在GPU应用方面走得很靠前,而且他们还是去年SC12 SCC的亚军,是我们台湾兄弟(台湾清华)的强有力的对手,”黄小猛博士表示,“我通过台湾清华了解过他们的实力,台湾清华那边都说很厉害,很厉害。”此时,黄小猛博士还点点头,看得出来他很重视“台湾兄弟”的提醒。“不过,我们仍然有信心,GPU现在看并不是万能的,还是那句话,关键在Coding”,说到此黄小猛博士再此温文尔雅的笑了笑,看来他对于自己的信息奥赛的冠军子弟很有信心。

最后,黄小猛博士对于本次大赛给予了高度的评价。这对于中国大学的高性能计算的发展很有帮助,“我自己现在就亲自教Fortran语言,它并不是编程界的主流语言,但却是高性能计算中常用的计算语言,所以对于从事超算的人来说非常重要”,黄小猛博士表示,“这次超算大赛为学生们提供了尝试最先进设备与技巧的机会,这些是我们在课程中很难提供的。”

让更多的大学生参与超算——走向超算强国的起点

离开清华大学的赛台,笔者又参观了一下其他的赛台,大家都在紧张的调试中,为了不打扰他们的工作,笔者没有继续采访。从现场的气氛中,能感觉到大家对比赛的热情,从学生们交头接耳的讨论中,能让我在当前浮躁的社会中,感受到了那种久违的、踏实而纯净的科研氛围。

武汉大学的比赛台位

中国科学技术大学的比赛台位

山东大学的比赛台位

中山大学的比赛台位

不可否认,中国在超算领域里的实力还不足以称之为超算强国,其明显的不足就在于系统的应用与软件的开发,但这也将是一个长期的发展过程,只要中国的大学生持续的对其保持关注,通过各种活动能让更多的大学生参与进来,那么让中国成为真正的超算强国,也将只是一个时间问题。从这个层面上说,中国举办首届超算大赛的意义也就不言自明了……最后祝所有的参赛队都能发挥出应有的水平,期待中国代表队在德国汉堡取得最后的胜利!

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