1.高性能運(yùn)算與數(shù)值可視化行業(yè)背景
高性能科學(xué)運(yùn)算使指運(yùn)算量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要很大CPU和內(nèi)存開銷的計(jì)算工作，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有有限元、流體力學(xué)計(jì)算；天氣和氣候預(yù)報(bào)；基因工程、蛋白質(zhì)和分子分析模擬；石油儲(chǔ)量分析等。目前高性能計(jì)算典型的應(yīng)用趨勢是將多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接在一起，綜合發(fā)揮工作站、集群與SMP系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算集群系統(tǒng)。同時(shí)，采用專業(yè)的存儲(chǔ)解決方案為大規(guī)范的工程科學(xué)計(jì)算解決數(shù)據(jù)訪問與管理環(huán)節(jié)。最后，可視化系統(tǒng)用于滿足工程科學(xué)中各類應(yīng)用問題的計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果可視化的需求，如下圖所示。
2.圖形集群方案——ImageVision™
ImageVision圖形集群系統(tǒng)是一個(gè)基于PC的可伸縮式可視化系統(tǒng)。它由多個(gè)商業(yè)貨架式硬件圖形渲染單元通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造集群系統(tǒng)以產(chǎn)生一個(gè)由多通道拼接的寬大視場角場景。ImageVision圖形集群可以靈活擴(kuò)充圖形輸出通道，每通道2顆處理器（單核或者雙核），兩條圖形管線。高度集成和優(yōu)化的Infiniband高速互連提供了高性能網(wǎng)絡(luò)。
ImageVision圖形集群每個(gè)圖形節(jié)點(diǎn)組件具有極強(qiáng)的系統(tǒng)升級能力，可根據(jù)具體情況配置集群系統(tǒng)，支持Intel和AMD處理器，ATI和nVidia旗下產(chǎn)品，并支持Windows和Linux操作系統(tǒng)。
2.1圖形集群的功能
圖形集群將一個(gè)大的圖形任務(wù)分割為若干小任務(wù)，由若干圖形節(jié)點(diǎn)分別完成，并控制顯示同步和圖像融合，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。
多通道渲染與負(fù)載均衡2.2基于Open GL的圖形開發(fā)工具——Open Inventor
圖形集群系統(tǒng)預(yù)裝Open Inventor圖形開發(fā)工具。
Open Inventor是目前世界上最被廣泛使用的對象導(dǎo)向繪圖軟件開發(fā)接口(API)，具有跨平臺(tái)的能力，只要一份程序代碼即可編譯成在Unix/Linux和Microsoft Windows下可執(zhí)行的程序，目前支持C++,和.net以及Java。
Open Inventor使OpenGL的功能提升到了面向?qū)ο蟮膶用?。取代了編寫對指定頂點(diǎn)的低層次調(diào)用，換而是在場景層描述對象。Open Inventor系統(tǒng)的優(yōu)化渲染可自動(dòng)利用Open GL特征。Open Inventor相對低層次API可縮減10倍以上的編程時(shí)間，所實(shí)現(xiàn)的結(jié)果更是具備更多高級能力。
2.3多媒體實(shí)時(shí)播放功能
圖形集群可以作為多媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)多通道媒體同步播放，媒體和圖像復(fù)合輸出，實(shí)時(shí)回放。我們推薦Multi-Pipe Media Player(MPMP) 多媒體播放系統(tǒng)，它由高性能的Media Rack和多通道媒體生成和播放軟件組成，包含多通道媒體同步播放，媒體和圖像復(fù)合輸出，實(shí)時(shí)回放。分辨率可達(dá)SXGA和SXGA+。
圖形集群作為多媒體服務(wù)器配合MPMP媒體播放軟件，其主要功能是將高分辨率的影像/動(dòng)畫以足夠高的禎頻輸出到多通道顯示系統(tǒng)上，典型的應(yīng)用包括大型會(huì)展，科學(xué)中心，博物館及所有的媒體播放天文館。
2.4 Linux圖形集體群與異構(gòu)系統(tǒng)共享存儲(chǔ)方案
存儲(chǔ)SAN 文件系統(tǒng)是一個(gè)為在開放環(huán)境共享數(shù)據(jù)和基于集中式的策略管理存儲(chǔ)提供基于網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)文件系統(tǒng)。SAN 文件系統(tǒng)為 UNIX®、Windows® 和 Linux® 服務(wù)器提供了一種公共的文件系統(tǒng)，通過單個(gè)全局名稱空間在服務(wù)器之間共享數(shù)據(jù)。
SAN 文件系統(tǒng)旨在通過提供集中式和基于策略的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)管理，從而支持異構(gòu)服務(wù)器、操作系統(tǒng)和存儲(chǔ)平臺(tái)，以幫助降低存儲(chǔ)管理的成本和提高生產(chǎn)力。
采用SAN文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
3. SGI高性能運(yùn)算與數(shù)值可視化產(chǎn)品和解決方案
3.1 SGI Altix 超級服務(wù)器——滿足MCAE應(yīng)用的HPC平臺(tái)
性能特點(diǎn)：
Ø 在基于標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算環(huán)境中提供具有突破性進(jìn)展的性能
Ø 跨越大規(guī)模、擁有64個(gè)處理器的集群系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全局共享內(nèi)存訪問的技術(shù)
Ø 內(nèi)建集群互連光纖，速度最高可比傳統(tǒng)的交換機(jī)快200倍
Ø 采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Linux系統(tǒng)，提供高效率的計(jì)算優(yōu)化工具
Ø 支持多種HPC與MCAE應(yīng)用軟件環(huán)境
3.2 SGI高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)
SGI SAN Server™
SGI SAN Server 2000&3000在HPC服務(wù)器和圖形服務(wù)器之間構(gòu)造一個(gè)光纖存域網(wǎng)，數(shù)據(jù)共享通過SGI CXFS來實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)SGI SAN環(huán)境中的服務(wù)器都能夠同時(shí)看到盤陣上的數(shù)據(jù)，并能同時(shí)以光纖通道200MB/秒的速度同時(shí)進(jìn)行訪問。
3.3 高性能運(yùn)算結(jié)果可視化解決方案
在工程與科學(xué)高性能運(yùn)算所產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)需要通過科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)轉(zhuǎn)化為圖形或圖像在屏幕上顯示出來從而進(jìn)行交互處理，來及時(shí)直觀的對計(jì)算結(jié)果加以分析與利用。我們?yōu)槟峁┒喾N可視化應(yīng)用技術(shù)與圖形處理平臺(tái)，滿足各種應(yīng)用需求。
3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)投影系統(tǒng)
賽四達(dá)公司在多年從事仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)的經(jīng)驗(yàn)下，逐步開始開發(fā)自己的仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，到目前為止，已經(jīng)成功開發(fā)出投影墻（I-Wall）、投影臺(tái)（I-Desk）、投影房間(I-CAVE)等多種類型的虛擬現(xiàn)實(shí)投影系統(tǒng)，并總結(jié)出完整的虛擬現(xiàn)實(shí)投影系統(tǒng)方案，可根據(jù)用戶具體需求進(jìn)行定制。
4 IBM高性能運(yùn)算與數(shù)值可視化產(chǎn)品和解決方案4.1 IBM高性能集群計(jì)算產(chǎn)品
IBM Cluster 1350 型集群能夠提供預(yù)配置、預(yù)安裝和經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，可以顯著簡化和加速 Linux 集群的部署。IBM 為整個(gè)集群，而不是個(gè)別組件提供單點(diǎn)控制功能，降低了部署 Linux 集群解決方案的風(fēng)險(xiǎn)。對于尋求部署 Linux 集群的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，又很關(guān)心必需的時(shí)間和技術(shù)資源的機(jī)構(gòu)來講，1350 型集群是他們的理想選擇。
IBM Cluster 1600 型集群，采用性能強(qiáng)大的power處理器，在2U高度內(nèi)能夠提供8個(gè) POWER5 處理器，使整個(gè)系統(tǒng)具有極高的計(jì)算密度。對于希望在單位體積內(nèi)獲得更強(qiáng)計(jì)算能力的機(jī)構(gòu)來講，1600型集群是他們的理想選擇。
4.2 IBM高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)
IBM TotalStorage DS6000
IBM TotalStorage DS6000 系列旨在以非常小的模塊化包裝提供 IBM TotalStorage Enterprise Storage Server®（ESS）所具有的彈性、性能和許多關(guān)鍵功能。幫助大中型企業(yè)簡化存儲(chǔ)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、支持業(yè)務(wù)連續(xù)性和優(yōu)化信息生命周期管理。
IBM TotalStorage DS8000
IBM TotalStorage DS8000 系列專為大中型企業(yè)量身定制，旨在提供優(yōu)越的性能并且同時(shí)增加虛擬化能力，幫助更有效地分配系統(tǒng)資源和更好地管理應(yīng)用程序服務(wù)質(zhì)量。DS8000 系列也提供了能幫助保護(hù)數(shù)據(jù)避免不可預(yù)料的事件并維護(hù)數(shù)據(jù)可用性的強(qiáng)大功能，這可以使那些希望提供不間斷信息訪問的企業(yè)獲益。
4.2 IBM p5 UNIX計(jì)算服務(wù)器
IBM p5系列Unix 服務(wù)器旨在為具有苛刻處理需求的各種復(fù)雜程度的關(guān)鍵任務(wù)型應(yīng)用程序提供處理能力，包括商業(yè)智能（BI）、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、事務(wù)處理和超高性能計(jì)算（HPC）。p5服務(wù)器在多達(dá) 64 路對稱多處理（SMP）配置中裝備了先進(jìn)的 64 位 IBM POWER5™ 處理器，提供從入門級2路power處理器產(chǎn)品到64路power處理器的高端產(chǎn)品。高端服務(wù)器具備非凡的性能、可靠性、可伸縮性和靈活性 － 使企業(yè)能夠處理先前單個(gè) UNIX® 系統(tǒng)無法處理的工作負(fù)載。
提供先進(jìn)的 IBM Virtualization Engine™ 系統(tǒng)技術(shù)，能夠快速而無縫地進(jìn)行伸縮以適應(yīng)隨需應(yīng)變環(huán)境中不斷變化的需求。
5. 數(shù)值可視化軟件：
工程計(jì)算數(shù)據(jù)可視化－ENSIGHT
高級工程計(jì)算數(shù)據(jù)可視化軟件ENSIGHT具有針對結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）數(shù)據(jù)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）數(shù)據(jù)、動(dòng)力學(xué)分析等多種工程計(jì)算數(shù)據(jù)的可視化能力，其強(qiáng)大的可視化功能、，并行計(jì)算與渲染能力、豐富的數(shù)據(jù)接口，為您的各種數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一強(qiáng)大的后處理平臺(tái)。
醫(yī)學(xué)圖像、油氣探藏、分子模型重構(gòu)數(shù)據(jù)可視化－TGS Amira
TGS Amira 三維可視化系統(tǒng)可對各種CT、核磁共振數(shù)據(jù)MRI、超音波掃描、共焦與寬場顯微技術(shù)等多種來源的醫(yī)學(xué)、石油探測、分子模型等圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的觀測，可對圖像序列進(jìn)行剖切、表面與體渲染，以及三維重構(gòu)等處理，以及對對工程數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。
強(qiáng)大可視化二次開發(fā)平臺(tái)－TGS OpenInventor
TGS OpenInventor是應(yīng)用最廣泛的面向?qū)ο罂缙脚_(tái)3維圖形API開發(fā)包。具有全面強(qiáng)大的組件用于對海量解算數(shù)據(jù)結(jié)果的3維可視化圖形顯示系統(tǒng)的快速開發(fā)。可支持C++與Java兩種語言，使用OpenGL進(jìn)行圖形渲染，更將OpenGL的功能提升到了面向?qū)ο蟮膶用?，可以更短的編程時(shí)間實(shí)現(xiàn)具備更多高級能力的可視化結(jié)果。
6. 制造業(yè)虛擬產(chǎn)品開發(fā)HPC解決方案
當(dāng)前全球制造業(yè)包括航空航天、汽車制造等多種工業(yè)都在依靠計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械工程（MCAE）以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期以及控制成本，對高性能運(yùn)算（HPC）系統(tǒng)的需求也越來越高，賽四達(dá)為您提供虛擬產(chǎn)品開發(fā)HPC解決方案。滿足制造業(yè)MCAE應(yīng)用需求。
MSC.software 虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境
MSC.software的虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VPD）環(huán)境，用來建立、測試、評價(jià)和改進(jìn)整體的虛擬模型，其中MSC.Office包括MSC.ADAMS, MSC.Dytran, MSC.Marc, MSC.Nastran, MSC.Patran以及其他軟件產(chǎn)品的完整框架，可在對強(qiáng)度，耐久性，安全性，噪聲，振動(dòng)和可制造性等方面對部件和系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析； SimDesigner™是一個(gè)嵌入CAD的VPD環(huán)境，使設(shè)計(jì)師和設(shè)計(jì)工程師在他們首選的CAD環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和測試，其中包括對產(chǎn)品的耐壓性、運(yùn)動(dòng)性能、熱傳導(dǎo)及其他屬性的測試。MSC.SimManager™是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的VPD環(huán)境，它允許各公司根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃來管理和展開仿真流程，并可用PDM系統(tǒng)作接口界面，以提供一個(gè)真正的協(xié)作工作環(huán)境。
在實(shí)際應(yīng)用中，超大復(fù)雜系統(tǒng)的虛擬產(chǎn)品開發(fā)工作具有數(shù)據(jù)量龐大、網(wǎng)格類型多樣與計(jì)算量巨大的困難，應(yīng)用HPC作為各學(xué)科計(jì)算平臺(tái)，可充分滿足科研與教學(xué)的計(jì)算要求。為準(zhǔn)確理解數(shù)據(jù)分析與仿真結(jié)果，三維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)也是MCAE關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過CEI可視化技術(shù)，EnSight能為多種數(shù)據(jù)分析結(jié)果提供可視化，并可在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行高沉浸感的數(shù)據(jù)觀測與交互分析。
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