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什麼是高效能運算?

藍色背景上的藍色堆疊薄片
主題
適用於高效能運算的資料儲存設備

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高效能運算 (HPC) 是高速處理資料和執行複雜計算的功能。從這個角度來看,搭載 3 GHz 處理器的筆記型電腦或桌上型電腦每秒可執行約 30 億次計算。雖然這已經比任何人類可以達到的速度快得多,但與每秒可執行數十兆次計算的 HPC 解決方案相比還是相形見絀。 

其中一種最著名的 HPC 解決方案是超級電腦。超級電腦包含數千個運算節點,可共同完成一或多項工作。這稱為平行處理。這類似於將數千台個人電腦連線,結合運算能力以更快地完成工作。

為什麼高效能運算很重要?

正是透過資料,我們才能取得突破性的科學發現、推動改變生活型態的創新技術,並改善全球數十億人的生活品質。高效能運算是科學、工業和社會進步的基礎。

隨著物聯網 (IoT)人工智慧 (AI) 和 3D 影像等技術的發展,組織必須處理的資料大小和數量也呈指數成長。就許多用途而言,例如直播運動賽事、追蹤發展中的風暴、測試新產品或分析股票趨勢,即時處理資料的能力都至關重要。

為了在競爭中保持領先,組織需要快如閃電且高度可靠的 IT 基礎架構來處理、儲存及分析大量資料。

高效能運算如何運作?

HPC 解決方案有三個主要元件:

  • 運算
  • 網路
  • 儲存

為了建置高效能運算架構,必須將運算伺服器連線成為一個叢集。軟體程式和演算法會在叢集中的伺服器上同時執行。該叢集會和資料儲存設備連線,以擷取輸出結果。這些元件可以一起順暢運作,以完成各式各樣的工作。

若要以最高效能運作,每個元件都必須跟上其他元件的速度。例如,儲存元件必須能夠在運算伺服器處理資料時,在兩者之間以最快的速度來回饋送及擷取資料。同樣地,網路元件也必須能夠支援運算伺服器與資料儲存設備之間的高速資料傳輸。如果某個元件無法跟上其他元件的速度,整個 HPC 基礎架構的效能就會受到影響。

什麼是 HPC 叢集?

HPC 叢集是由數百或數千部連線的運算伺服器所組成。每部伺服器都稱為節點。每個叢集中的節點都會彼此平行運作,從而提高處理速度,以提供高效能運算。

高效能運算使用案例

HPC 解決方案可部署於內部環境、邊緣或雲端,並用於多個產業的各種用途。包括:

  • 研究實驗室:高效能運算可用於協助科學家尋找再生能源的來源、瞭解宇宙的演變、預測和追蹤風暴,以及製作新的材料。
  • 媒體娛樂:高效能運算可用於編輯精選影片、呈現震撼人心的特效,以及直播世界各地的精采活動。
  • 石油與天然氣:高效能運算可用於更準確地找出新油井的鑽探位置,並協助提高現有油井的產量。
  • 人工智慧機器學習:高效能運算可用於偵測信用卡詐騙、提供自助式技術支援、教導自動駕駛車輛,以及改善癌症篩檢技術。
  • 金融服務:高效能運算可用於追蹤即時股票趨勢和自動進行交易。
  • 高效能運算可用於設計新產品、模擬測試案例,以及確保零件備有庫存,以免生產線停滯。
  • 高效能運算可用於協助開發糖尿病和癌症等疾病的治療方法,以及進行更快、更準確的病患診斷。

NetApp 與高效能運算

NetApp® HPC 解決方案提供全系列高效能且高密度的 E 系列儲存系統。模組化架構搭配領先業界的性價比,提供了真正的隨用隨付解決方案,以支援多 PB 資料集的儲存需求。該系統整合了領先業界的 HPC 檔案系統,包括 Lustre、IBM Spectrum Scale 和 BeeGFS 等,以因應全球最大運算基礎架構的效能與可靠性需求。

E 系列系統提供了因應支援極速工作負載的挑戰所需的效能、可靠性、擴充性、簡易性和更低的 TCO:

  • 效能:每個可擴充的建置區塊可提供高達 100 萬次隨機讀取 IOPS,以及每秒 13GB 持續(最高尖峰)寫入頻寬。NetApp HPC 解決方案已針對 Flash 和旋轉式儲存媒體進行了最佳化,其內建技術可監控工作負載並自動調整組態以發揮最大效能。
  • 可靠性:容錯設計可提供 99.9999% 以上的可用度,這一點已獲得超過 100 萬部裝機系統的證實。內建的 Data Assurance 功能有助於確保資料準確無誤,不會遺失、毀損或遺漏任何位元。
  • 易於部署與管理:模組化設計、即時(「剪貼」)複寫儲存區塊、主動監控及自動化指令碼,都有助於實現輕鬆、快速且靈活的管理。
  • 擴充性:精細的建置區塊成長方法,能夠以任意增幅擴充容量(一次增加一個或多個磁碟機),實現從 TB 到 PB 的無縫擴充。
  • 更低的 TCO:性價比最佳化的建置區塊,以及業界最佳的密度,可提供低廉的電力、冷卻與支援成本,而且故障率比市售的硬碟機與固態磁碟裝置低 4 倍。

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