高性能运算与数据可视化解决方案

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1.高性能运算与数值可视化行业背景

高性能科学运算使指运算量大、结构复杂、需要很大CPU和内存开销的计算工作，其主要的应用领域有有限元、流体力学计算；天气和气候预报；基因工程、蛋白质和分子分析模拟；石油储量分析等。目前高性能计算典型的应用趋势是将多个计算机系统连接在一起，综合发挥工作站、集群与SMP系统的性能，实现高性能计算集群系统。同时，采用专业的存储解决方案为大规范的工程科学计算解决数据访问与管理环节。最后，可视化系统用于满足工程科学中各类应用问题的计算数据结果可视化的需求，如下图所示。


8 o3 K2 X' G, m' c4 u1 D2.图形集群方案——ImageVision™
% \4 G, V3 U5 T( \ImageVision图形集群系统是一个基于PC的可伸缩式可视化系统。它由多个商业货架式硬件图形渲染单元通过网络构造集群系统以产生一个由多通道拼接的宽大视场角场景。ImageVision图形集群可以灵活扩充图形输出通道，每通道2颗处理器（单核或者双核），两条图形管线。高度集成和优化的Infiniband高速互连提供了高性能网络。

" }' L+ L# G. x' a1 |2 vImageVision图形集群每个图形节点组件具有极强的系统升级能力，可根据具体情况配置集群系统，支持Intel和AMD处理器，ATI和nVidia旗下产品，并支持Windows和Linux操作系统。

2.1图形集群的功能
图形集群将一个大的图形任务分割为若干小任务，由若干图形节点分别完成，并控制显示同步和图像融合，从而提高整个系统的性能。
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多通道渲染与负载均衡
6 e2 x- H  x" y/ L6 G% k( d; Z8 F2.2基于Open GL的图形开发工具——Open Inventor
4 T: B, U  S, e+ {图形集群系统预装Open Inventor图形开发工具。
- c; u  j2 H3 s. f9 S- [! Z& V
- i: C, n$ p: ~6 k! nOpen Inventor是目前世界上最被广泛使用的对象导向绘图软件开发接口(API)，具有跨平台的能力，只要一份程序代码即可编译成在Unix/Linux和Microsoft Windows下可执行的程序，目前支持C++,和.net以及Java。
1 w6 N! R7 q; ^8 n& K7 |. j3 I) ]Open Inventor使OpenGL的功能提升到了面向对象的层面。取代了编写对指定顶点的低层次调用，换而是在场景层描述对象。Open Inventor系统的优化渲染可自动利用Open GL特征。Open Inventor相对低层次API可缩减10倍以上的编程时间，所实现的结果更是具备更多高级能力。
2.3多媒体实时播放功能
图形集群可以作为多媒体服务器实现多通道媒体同步播放，媒体和图像复合输出，实时回放。我们推荐Multi-Pipe Media Player(MPMP) 多媒体播放系统，它由高性能的Media Rack和多通道媒体生成和播放软件组成，包含多通道媒体同步播放，媒体和图像复合输出，实时回放。分辨率可达SXGA和SXGA+。
图形集群作为多媒体服务器配合MPMP媒体播放软件，其主要功能是将高分辨率的影像/动画以足够高的祯频输出到多通道显示系统上，典型的应用包括大型会展，科学中心，博物馆及所有的媒体播放天文馆。
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7 V  _& L# J- S! X% A2.4 Linux图形集体群与异构系统共享存储方案
存储SAN 文件系统是一个为在开放环境共享数据和基于集中式的策略管理存储提供基于网络的异构文件系统。SAN 文件系统为 UNIX®、Windows® 和 Linux® 服务器提供了一种公共的文件系统，通过单个全局名称空间在服务器之间共享数据。
$ G6 i: F0 o7 |1 \SAN 文件系统旨在通过提供集中式和基于策略的存储和数据管理，从而支持异构服务器、操作系统和存储平台，以帮助降低存储管理的成本和提高生产力。

采用SAN文件系统的存储结构

3. SGI高性能运算与数值可视化产品和解决方案
8 e) a' ]) P' J# c8 c3.1 SGI Altix 超级服务器——满足MCAE应用的HPC平台
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6 W& E( P, C# R性能特点：
9 M( h+ _6 A5 tØ        在基于标准的计算环境中提供具有突破性进展的性能
. ^+ Q. e; [6 LØ        跨越大规模、拥有64个处理器的集群系统节点进行全局共享内存访问的技术
Ø        内建集群互连光纤，速度最高可比传统的交换机快200倍
Ø        采用业界标准的Linux系统，提供高效率的计算优化工具
Ø        支持多种HPC与MCAE应用软件环境
$ }- ]1 L* i8 F5 z3 L8 x7 c+ f, N  
" z7 U9 V* M, q) e. \3.2 SGI高性能存储系统
3 K9 f7 Y3 P9 t) nSGI SAN Server™
SGI SAN Server 2000&3000在HPC服务器和图形服务器之间构造一个光纤存域网，数据共享通过SGI CXFS来实现，每一个SGI SAN环境中的服务器都能够同时看到盘阵上的数据，并能同时以光纤通道200MB/秒的速度同时进行访问。
/ f5 Y& c3 F& [# H3.3 高性能运算结果可视化解决方案
在工程与科学高性能运算所产生的大规模数据需要通过科学计算可视化技术转化为图形或图像在屏幕上显示出来从而进行交互处理，来及时直观的对计算结果加以分析与利用。我们为您提供多种可视化应用技术与图形处理平台，满足各种应用需求。
6 g& k0 P! |! a# u* N3.4 虚拟现实投影系统
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# q0 _) N8 k3 O+ \& R赛四达公司在多年从事仿真与虚拟现实的经验下，逐步开始开发自己的仿真与虚拟现实产品，到目前为止，已经成功开发出投影墙（I-Wall）、投影台（I-Desk）、投影房间(I-CAVE)等多种类型的虚拟现实投影系统，并总结出完整的虚拟现实投影系统方案，可根据用户具体需求进行定制。
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+ U" Q! m1 s" U" A1 R! K- w% {4 IBM高性能运算与数值可视化产品和解决方案
4.1 IBM高性能集群计算产品
    IBM Cluster 1350 型集群能够提供预配置、预安装和经过验证的解决方案，可以显著简化和加速 Linux 集群的部署。IBM 为整个集群，而不是个别组件提供单点控制功能，降低了部署 Linux 集群解决方案的风险。对于寻求部署 Linux 集群的经济优势，又很关心必需的时间和技术资源的机构来讲，1350 型集群是他们的理想选择。
1 z6 K- ~/ j5 t7 K- v1 W% zIBM Cluster 1600 型集群，采用性能强大的power处理器，在2U高度内能够提供8个 POWER5 处理器，使整个系统具有极高的计算密度。对于希望在单位体积内获得更强计算能力的机构来讲，1600型集群是他们的理想选择。
' ^; `4 B4 ^1 q. K# A! c4.2 IBM高性能存储系统
IBM TotalStorage DS6000
IBM TotalStorage DS6000 系列旨在以非常小的模块化包装提供 IBM TotalStorage Enterprise Storage Server®（ESS）所具有的弹性、性能和许多关键功能。帮助大中型企业简化存储基础结构、支持业务连续性和优化信息生命周期管理。

9 ^1 b. i8 v5 JIBM TotalStorage DS8000
2 l2 y6 V4 j7 V/ o" k3 C" x* p$ ]* kIBM TotalStorage DS8000 系列专为大中型企业量身定制，旨在提供优越的性能并且同时增加虚拟化能力，帮助更有效地分配系统资源和更好地管理应用程序服务质量。DS8000 系列也提供了能帮助保护数据避免不可预料的事件并维护数据可用性的强大功能，这可以使那些希望提供不间断信息访问的企业获益。
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* N! I1 t8 \: Z2 B# ]. j$ K4.2 IBM p5 UNIX计算服务器

IBM p5系列Unix 服务器旨在为具有苛刻处理需求的各种复杂程度的关键任务型应用程序提供处理能力，包括商业智能（BI）、企业资源规划（ERP）、事务处理和超高性能计算（HPC）。p5服务器在多达 64 路对称多处理（SMP）配置中装备了先进的 64 位 IBM POWER5™ 处理器，提供从入门级2路power处理器产品到64路power处理器的高端产品。高端服务器具备非凡的性能、可靠性、可伸缩性和灵活性 － 使企业能够处理先前单个 UNIX® 系统无法处理的工作负载。
提供先进的 IBM Virtualization Engine™ 系统技术，能够快速而无缝地进行伸缩以适应随需应变环境中不断变化的需求。
$ O& x* s- m( o5. 数值可视化软件：
8 i- S0 t' U+ ]工程计算数据可视化－ENSIGHT

高级工程计算数据可视化软件ENSIGHT具有针对结构有限元分析（FEA）数据、计算流体动力学（CFD）数据、动力学分析等多种工程计算数据的可视化能力，其强大的可视化功能、，并行计算与渲染能力、丰富的数据接口，为您的各种数据提供统一强大的后处理平台。
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医学图像、油气探藏、分子模型重构数据可视化－TGS Amira
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+ p* }+ n: @7 N! w; D. D. ATGS Amira 三维可视化系统可对各种CT、核磁共振数据MRI、超音波扫描、共焦与宽场显微技术等多种来源的医学、石油探测、分子模型等图像数据进行细致的观测，可对图像序列进行剖切、表面与体渲染，以及三维重构等处理，以及对对工程数据进行可视化展示。

强大可视化二次开发平台－TGS OpenInventor

TGS OpenInventor是应用最广泛的面向对象跨平台3维图形API开发包。具有全面强大的组件用于对海量解算数据结果的3维可视化图形显示系统的快速开发。可支持C++与Java两种语言，使用OpenGL进行图形渲染，更将OpenGL的功能提升到了面向对象的层面，可以更短的编程时间实现具备更多高级能力的可视化结果。
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2 u, K6 e) F4 ~+ I6. 制造业虚拟产品开发HPC解决方案
   当前全球制造业包括航空航天、汽车制造等多种工业都在依靠计算机辅助机械工程（MCAE）以提高设计质量、缩短设计周期以及控制成本，对高性能运算（HPC）系统的需求也越来越高，赛四达为您提供虚拟产品开发HPC解决方案。满足制造业MCAE应用需求。
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MSC.software 虚拟产品开发环境
8 b6 B5 {& C- h. }4 \MSC.software的虚拟产品开发（VPD）环境，用来建立、测试、评价和改进整体的虚拟模型，其中MSC.Office包括MSC.ADAMS, MSC.Dytran, MSC.Marc, MSC.Nastran, MSC.Patran以及其他软件产品的完整框架，可在对强度，耐久性，安全性，噪声，振动和可制造性等方面对部件和系统进行设计和分析； SimDesigner™是一个嵌入CAD的VPD环境，使设计师和设计工程师在他们首选的CAD环境中进行产品设计和测试，其中包括对产品的耐压性、运动性能、热传导及其他属性的测试。MSC.SimManager™是一个基于网络的VPD环境，它允许各公司根据产品开发计划来管理和展开仿真流程，并可用PDM系统作接口界面，以提供一个真正的协作工作环境。
在实际应用中，超大复杂系统的虚拟产品开发工作具有数据量庞大、网格类型多样与计算量巨大的困难，应用HPC作为各学科计算平台，可充分满足科研与教学的计算要求。为准确理解数据分析与仿真结果，三维数据可视化技术也是MCAE关键环节。通过CEI可视化技术，EnSight能为多种数据分析结果提供可视化，并可在虚拟现实环境中进行高沉浸感的数据观测与交互分析。
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7 其他行业HPC解决方案一览