stringtranslate.com

Программа модернизации высокопроизводительных вычислений

Программа модернизации высокопроизводительных вычислений Министерства обороны США (HPCMP) была инициирована в 1992 году в ответ на распоряжение Конгресса о модернизации высокопроизводительных вычислительных возможностей лабораторий Министерства обороны (DoD). [1] Программа HPCMP предоставляет суперкомпьютеры, национальную исследовательскую сеть, высокопроизводительные программные инструменты, безопасную среду и экспертов в области вычислительной науки [2] , которые в совокупности позволяют лабораториям и испытательным центрам обороны проводить исследования, разработки, испытания и оценку технологий. [3]

Программой руководил Офис директора по оборонным исследованиям и инжинирингу (теперь он называется Помощник министра обороны по исследованиям и инжинирингу ) до 2011 финансового года, после чего она была передана в Офис помощника министра армии США по закупкам, логистике и технологиям , где ею руководит заместитель помощника министра по исследованиям и технологиям. [4]

Программа состоит из трех основных элементов: Центры суперкомпьютерных ресурсов Министерства обороны (DSRC), которые предоставляют крупномасштабные суперкомпьютеры и операционный персонал; Сеть оборонных исследований и разработок (DREN), общенациональная высокоскоростная сеть НИОКР с низкой задержкой, соединяющая центры и основные сообщества пользователей; и совокупность усилий в области программных приложений для разработки, модернизации и поддержки программного обеспечения для решения научных и инженерных задач Министерства обороны. Д-р Кевин Ньюмейер в настоящее время является исполняющим обязанности директора HPCMP.

Центры суперкомпьютерных ресурсов Министерства обороны США

HPCMP финансирует и контролирует работу пяти суперкомпьютерных центров, называемых Центрами суперкомпьютерных ресурсов DoD, или DSRC. Центры управляются Инженерным научно-исследовательским центром в Виксбурге, штат Миссисипи, армейской исследовательской лабораторией в Абердине, штат Мэриленд, Военно-морским метеорологическим и океанографическим командованием в Космическом центре Стенниса, штат Миссисипи, Исследовательской лабораторией ВВС в Дейтоне, штат Огайо, и Мауиским высокопроизводительным вычислительным центром в Мауи, штат Гавайи. [5] Арктический региональный суперкомпьютерный центр (ARSC) в Фэрбанксе, штат Аляска, был шестым DSRC [6], пока его финансирование не было прекращено в 2011 году. [7]

В каждом центре размещены крупномасштабные суперкомпьютеры, высокоскоростные сети, многопетабайтные архивные системы хранения данных и вычислительные эксперты. Центры управляются помощником директора HPCMP по центрам, который также финансирует общепрограммные мероприятия по поддержке пользователей (HPC Help Desk) и научной визуализации (Data Analysis and Assessment Center, или DAAC).

Сеть оборонных исследований и разработок

Сеть оборонных исследований и разработок (DREN) — высокоскоростная национальная компьютерная сеть для вычислительных исследований, разработок и испытаний Министерства обороны США — является важным компонентом Программы модернизации высокопроизводительных вычислений Министерства обороны США (HPCMP).

DREN — это ведущая глобальная вычислительная сеть (WAN) Министерства обороны США для исследовательских, испытательных и инженерных миссий. DREN — это высокоскоростная, высокопроизводительная, малозадерживаемая общенациональная компьютерная сеть с низким уровнем джиттера в поддержку сообществ высокопроизводительных вычислений, науки и технологий, испытаний и оценки, а также инженерного обеспечения закупок Министерства обороны США. DREN соединяет ученых и инженеров с географически распределенными сайтами высокопроизводительных вычислений (HPC) HPCMP, включая пять центров суперкомпьютерных ресурсов (DSRC) Министерства обороны США. DREN установлена ​​на более чем 210 сайтах Министерства обороны США, включая исследовательские лаборатории, испытательные центры, университеты и промышленные объекты по всей территории Соединенных Штатов (включая Гавайи и Аляску). [8]

Сеть DREN четвертого поколения (DREN 4) предоставляется в рамках коммерческого контракта на предоставление услуг, заключенного с Verizon в 2021 году. [9] Ранее DREN уже предоставлялся Lumen (DREN 3), Verizon (DREN 2) и AT&T (DREN 1). Поставщики услуг DREN обычно создают DREN как виртуальную частную сеть , наложенную на инфраструктуру их коммерческой сети. Возможности, предоставляемые DREN 4, включают скорость передачи цифровых данных от 1 Гбит/с до 100 Гбит/с. DREN 4 — это сеть IPv6 с поддержкой устаревшего IPv4. HPCMP в настоящее время занимается созданием DREN 4, которая в конечном итоге заменит DREN 3 после полного тестирования в 2022 году. Две сети будут работать параллельно в течение примерно одного года, пока 210 сайтов перейдут с DREN 3 на DREN 4.

В 2003 году помощник министра обороны по вопросам сетей и информационной интеграции обозначил DREN как первую сеть IPv6 Министерства обороны . С тех пор DREN является пионером в Министерстве обороны и федеральном правительстве США по развертыванию IPv6, работая как с двойным стеком IPv4/IPv6, так и с сетями только IPv6. DREN предоставляет обширную базу знаний IPv6, содержащую передовой опыт и извлеченные уроки, которая доступна бесплатно на веб-сайте HPCMP.

Другие исследовательские сети, представляющие интерес:

Программные приложения

Помимо суперкомпьютеров и национальной широкомасштабной исследовательской сети, HPCMP финансирует программные приложения, которые помогают Министерству обороны США достигать своих исследовательских целей, гарантируя эффективную работу важных приложений Министерства обороны на развертываемых им крупномасштабных суперкомпьютерах.

Институты приложений программного обеспечения HPC

Институты HPC Software Applications Institutes, или HSAI, являются междисциплинарными проектами, финансируемыми HPCMP, но выполняемыми в лабораториях DoD. Программа HSAI разрабатывает инструменты для решения важных вычислительных задач, стоящих перед DoD, и создает органическую экспертизу HPC в рамках департамента. [10]

Повышение производительности и обучение пользователей (PET)

Программа повышения производительности и обучения пользователей (PET) Программы модернизации высокопроизводительных вычислений (HPCMP) предоставляет пользователям доступ к экспертам по вычислениям с опытом, охватывающим широкий спектр технических областей HPC. Команда PET готова помочь пользователям HPC стать более продуктивными, используя ресурсы HPCMP, с целью ускорения этапов и снижения общих затрат, связанных с технологической разработкой для пользователей DoD. [11]

В дополнение к внутренней экспертизе, команда PET также предоставляет виртуальное обучение по эффективному использованию программного обеспечения, оборудования, сетей, передачи данных, хранения данных и визуализации данных. PET облегчает и способствует передаче научных и технических знаний между пользователями HPCMP и более широкими вычислительными сообществами, включая DoD и другие федеральные агентства. Помощь в конкретных технических областях (TTA) обеспечивает широкий спектр экспертных знаний, включая, помимо прочего, новые методы доставки, исследование нового оборудования, высокопроизводительную аналитику данных (HPDA), отладку программного обеспечения, улучшение производительности с помощью пользовательских кодов, проблемы масштабируемости и перенос программного обеспечения на новое оборудование. [11]

PET предлагает три режима поддержки в зависимости от типа, продолжительности и уровня необходимой поддержки пользователя:

Инструменты и среды для вычислительных исследований и инженерных разработок

CREATE — это федеративная программа, одобренная в процессе DoD 2006 Program Objective Memorandum (POM), финансирование которой началось в 2008 году. Программа CREATE является частью Программы модернизации высокопроизводительных вычислений (HPCMP) Министерства обороны трех видов. HPCMP реализуется Инженерным научно-исследовательским и опытно-конструкторским центром (ERDC) Инженерного корпуса армии США (USACE) в Виксбурге, штат Миссисипи.

Целью CREATE является сокращение стоимости, времени и рисков программ закупок Министерства обороны США путем разработки и внедрения многопрофильных программных приложений на основе физических законов для проектирования и анализа военных самолетов, военных кораблей и радиочастотных антенных систем (в 2012 году к ним добавились наземные транспортные средства) инженерными организациями Министерства обороны США.

Портфель программных продуктов CREATE был создан для обеспечения возможности виртуального прототипирования на основе физики и анализа испытаний для крупных программ закупок Министерства обороны США и включает следующие программные области:

CREATE-AV – Продукция для воздушных транспортных средств

Kestrel – Проектирование и анализ самолетов с фиксированным крылом

Высокоточная, многопрофильная аналитическая платформа, поддерживающая широкий спектр связанных физических процессов, включая: аэродинамику, термохимию, структурную динамику, термодинамику, управление движением и полетом.

Helios – Проектирование и анализ винтокрылых аппаратов

Высокоточное аэроструктурное программное обеспечение для сопряженного анализа CFD/CSD винтокрылых летательных аппаратов: аэродинамика, структурная динамика и балансировка, маневр, интерактивная аэродинамика и эффекты запуска в воздухе.

ADAPT - Проектирование, анализ, эксплуатационные характеристики и торговое пространство самолетов

Среда многопрофильного анализа и оптимизации (MDAO), позволяющая проектировщикам оказывать поддержку Министерству обороны в разработке предварительных требований к самолетам с фиксированным крылом.

CREATE-FT – продукт Основных технологий

Capstone – Геометрия, сетка и генерация атрибуции

Программная платформа для создания, изменения и запроса геометрической сетки и атрибутивной информации с целью определения числового представления (цифровой модели) для физического моделирования сложных инженерных систем.

CREATE-GV – Наземное транспортное средство

Mercury – Проектирование и анализ наземных транспортных средств

Интегрирует физические области динамики транспортного средства, трансмиссии, взаимодействия шин с грунтом и гусениц с грунтом, а также модели водителя и управления, что позволяет проводить многочисленные тесты производительности, такие как качество езды, амортизация при столкновении с отдельными препятствиями, мобильность на мягком грунте, подъем по песчаному склону, максимальная скорость, устойчивость при смене полосы движения и устойчивость при повороте на круге.

CREATE-RF – Радиочастотные антенные изделия

SENTRi – Моделирование, проектирование и анализ антенн

Моделирование сложных структур, включая высоконеоднородные материальные структуры с многомасштабными характеристиками, включая: диэлектрические, магнитные, импедансные граничные условия и комплексно-значные резистивные листы.

FLO-K – Инструмент быстрого проектирования антенн

Инструмент быстрого проектирования периодических структур, таких как частотно-избирательные поверхности, фазированные антенные решетки и структуры с запрещенной зоной, включая полные трехмерные структуры с диэлектрическими, магнитными и импедансными листами.

Aurora – Инструмент прогнозирования диаграммы направленности антенны

Точное прогнозирование диаграмм направленности антенн для комплексного анализа интеграции платформ.

CREATE-SH – Корабли Продукты

RSDE – Концептуальный дизайн

Инструмент концептуального проектирования, позволяющий оценивать спектр конкурирующих эксплуатационных параметров при проектировании кораблей, включая: дальность, скорость, вооружение, авиационную поддержку, различные размеры и форму корпуса, системы, конструкции, энергоснабжение и полезную нагрузку.

IHDE – Интеграция, проектирование и анализ

Позволяет интегрировать набор инструментов для проектирования и анализа формы корпуса, чтобы пользователи могли оценивать гидродинамические характеристики (включая визуализацию) в областях сопротивления, мореходности, гидродинамических нагрузок и работоспособности в виде процента работоспособного времени (PTO).

NavyFOAM – Моделирование и анализ кораблей

Обеспечивает высокоточный гидродинамический анализ и прогнозирование характеристик судна, включая сопротивление, тягу, маневренность, мореходность и нагрузки на волнении.

NESM – Мультифизический инструментарий

Расширяет мультифизический инструментарий Национальной лаборатории Сандиа Министерства энергетики США Sierra Mechanics, предоставляя средства для оценки реакции судна и его компонентов на внешние удары и взрывы.

ISDE – структурный анализ

Среда многофакторного структурного анализа, устраняющая недостатки текущих инструментов структурного проектирования путем предоставления вычислительного моста между проектированием структурной концепции, оценками первого порядка и подробным анализом конечных элементов, а также внедрения возможностей проектирования, необходимых для будущих требований ВМФ.

CREATE-Genesis – Набор инструментов для аэрокосмического образования

Genesis CFD – Анализ динамики жидкости

Предоставляет базовые возможности анализа вычислительной гидродинамики, включая: неструктурированный решатель Навье-Стокса с одной сеткой (ограниченное количество ядер), движение (заданное и с 6 степенями свободы), аэроупругие конструкции на основе модальной модели и 0-мерную линейную модель двигателя для граничных условий движения.

Capstone – Геометрия, сетка и генерация атрибуции

Программная платформа для создания, изменения и запроса геометрической сетки и атрибутивной информации с целью определения числового представления (цифровой модели) для физического моделирования сложных инженерных систем.

ADAPT - Проектирование, анализ, эксплуатационные характеристики и торговое пространство самолетов

Среда многопрофильного анализа и оптимизации (MDAO), позволяющая проектировщикам оказывать поддержку Министерству обороны в разработке предварительных требований к самолетам с фиксированным крылом.

Действующие и бывшие директора программ

В следующей таблице представлена ​​хронология директоров программ. [12] [ необходима ссылка ]

HPCMP в бюджете Министерства обороны

С 2012 финансового года базовое финансирование HPCMP предоставлялось по двум строкам в бюджете армии, который сам по себе является частью бюджета Министерства обороны, ежегодно представляемого президентом и утверждаемого конгрессом. PE 0603461A предусматривает фонды RDT&E, которые управляют центрами и DREN, а также финансирует усилия по НИОКР в поддержку целей программы. [19] Номер позиции B66501 (строка 103, BA 02, BSA 92) предоставляет фонды закупок для ежегодной покупки нового суперкомпьютерного оборудования (как суперкомпьютеров, так и связанных с ними систем). [20]

До 2012 финансового года финансирование НИОКР HPCMP осуществлялось по PE 0603755D8Z, [21] в то время как закупки финансировались по PE 0902198D8Z (P011). [22]

В следующей таблице приведены запрошенные и одобренные комитетом суммы финансирования для части программы RDT&E за последние федеральные финансовые годы (финансирование закупок, которое предоставляется по другой строке федерального бюджета, в эту таблицу не включено).

Временное изменение номера элемента программы на 2004 финансовый год отражает запланированный переход программы из-под управления канцелярии министра обороны в управление Военно-воздушных сил; этот переход в конечном итоге не состоялся.

Ссылки

  1. ^ Закон о национальной обороне на 1992 и 1993 финансовые годы, раздел 215 Программа модернизации суперкомпьютеров
  2. ^ HPCMP предоставляет вычислительные ресурсы мирового класса, общенациональную научно-исследовательскую и инженерную сеть, а также видение, финансирование и экспертизу для разработки передовых возможностей вычислительного анализа на основе физики через сеть лабораторий и военных центров Министерства обороны. "О HPCMP Public". Программа модернизации высокопроизводительных вычислений (HPCMP) . Министерство обороны США. 29-08-2013 . Получено 14-07-2019 .
  3. ^ "Сайт HPCMP, список областей вычислительных технологий". Архивировано из оригинала 2015-07-23 . Получено 2015-07-23 .
  4. ^ "Spring 2011 HPCMP HPC Insights, стр. 1" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-07-22 . Получено 2015-07-22 .
  5. ^ "Сайт HPCMP Centers". Сайт HPCMP Centers . Программа модернизации высокопроизводительных вычислений . Получено 11 июля 2019 г.
  6. ^ В 2011 году системы Chugach и Wiseman были перечислены в Arctic Region Supercomputing Center на странице HPCMP Consolidated Customer Assistance Center (CCAC) Hardware вместе с системами из других 5 DSRC. "HPCMP Consolidated Customer Assistance Center (CCAC) Hardware". Internet Archive Wayback Machine . Internet Archive, некоммерческая организация 501(c)(3). Архивировано из оригинала 2011-09-11 . Получено 2019-07-11 .
  7. ^ Arctic Region Supercomputing Center (ARSC), в настоящее время один из шести центров HPCMP, должен лишиться финансирования Министерства обороны (DoD) в конце мая 2011 года. Сегодня ARSC финансируется в размере от 12 до 15 миллионов долларов, а доля DoD составляет около 95 процентов от общей суммы. Основной производственной машиной центра является Chugach, суперкомпьютер Cray XE6 'Baker', который был частью недавней крупной закупки в рамках HPCMP. Эта система была перемещена в центр Виксбурга и работает удаленно. Майкл Фельдман (2010-01-22). "Arctic Region Supercomputing Center Gets Cold Shoulder from DoD". HPC Wire . Tabor Communications . Получено 2019-07-06 .
  8. ^ "Обзор сетей HPCMP". Архивировано из оригинала 2015-07-24 . Получено 2015-07-23 .
  9. ^ Эверсден, Эндрю (18.06.2021). «Verizon выигрывает контракт на 495 миллионов долларов на исследовательскую сеть Министерства обороны». C4ISRNet . Получено 01.06.2022 .
  10. ^ "HPCMP HSAI web page". Архивировано из оригинала 2015-07-24 . Получено 2015-07-23 .
  11. ^ abc "HPC Centers: User Productivity and Enhancement Training (PET)". centerswww.afrl.hpc.mil . Министерство обороны США . Получено 11 июня 2022 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  12. ↑ Частное сообщение, 23.07.2015
  13. ^ 50 лет армейских вычислений: от ENIAC до MSRC, стр. 116
  14. ^ «Директор HPCMP Министерства обороны США любит передовые технологии» FCW , 2 ноября 1997 г. Получено 2 января 2016 г.
  15. ^ ab "Roster Change", FCW , 21 февраля 1999 г. Получено 02 января 2016 г.
  16. ^ "HPCMP web archive, Cray Henry biology". Архивировано из оригинала 2003-02-24 . Получено 2008-05-19 .
  17. ^ «Программа суперкомпьютеров Министерства обороны переносится в Миссисипи», пресс-релиз ERDC , 21 июня 2012 г. Получено 2 января 2016 г.
  18. ^ «Выбран руководитель HPCMP», пресс-релиз ERDC , 12 марта 2015 г. Получено 2 января 2016 г.
  19. ^ «Министерство армии. Бюджет президента на 2016 финансовый год. Приложение R-1», февраль 2015 г., стр. A-4. Получено 2 января 2016 г.
  20. ^ «Бюджетное представление президента на 2016 финансовый год Министерства обороны, Книга обоснования армии других закупок, Армейское оборудование связи и электроники, Бюджетная деятельность 2», февраль 2015 г., стр. 563. Получено 2 января 2016 г.
  21. ^ «Оценка бюджета на 2011 финансовый год (FY) Управления министра обороны, том 3A, стр. 359», февраль 2010 г. Получено 2 января 2016 г.
  22. ^ "Офис министра обороны, бюджетные оценки на 2011 финансовый год (FY), закупки, оборона в целом", февраль 2010 г. Номенклатура позиций P-1: Основное оборудование, Программа модернизации высокопроизводительных вычислений OSD (HPCMP) (P011). Получено 02 января 2016 г.
  23. ^ Сводка ассигнований Министерства обороны за 2017 финансовый год, в которой указаны таблицы финансирования в письменной разметке; страница 206 в этом документе
  24. ^ S. Rept. 114-63 - 114-й Конгресс (2015-2016)
  25. ^ S. Rept. 113-211 - 113-й Конгресс (2013-2014)
  26. ^ S. Rept. 112-196 - 112-й Конгресс (2011-2012)
  27. ^ S. Rept. 112-77 - 112-й Конгресс (2011-2012)
  28. ^ S. Rept. 111-295 - 111-й Конгресс (2009-2010)
  29. ^ S. Rept. 111-74 - 111-й Конгресс (2009-2010)
  30. ^ ОБОСНОВАНИЕ ПУНКТА БЮДЖЕТА OSD RDT&E НА 2009 ФИНАНСОВЫЙ ГОД (Приложение R2)
  31. ^ ОБОСНОВАНИЕ ПУНКТА БЮДЖЕТА OSD RDT&E НА 2010 ФИНАНСОВЫЙ ГОД (Приложение R2)
  32. ^ S. Rept. 110-155 - 110-й Конгресс (2007-2008)
  33. ^ S. Rept. 109-292 - 109-й Конгресс (2005-2006)
  34. ^ S. Rept. 109-141 - 109-й Конгресс (2005-2006)
  35. ^ S. Rept. 108-284 - 108-й Конгресс (2003-2004)
  36. ^ Приложение R-2 за 2004 финансовый год, Обоснование статьи бюджета RDT&E
  37. ^ ДЕПАРТАМЕНТ ВВС ФИНАНСОВЫЙ ГОД (ФГ) 2004/2005 ДВУХГОДИЧНЫЙ БЮДЖЕТ ОЦЕНКИ ИССЛЕДОВАНИЙ, РАЗРАБОТОК, ИСПЫТАНИЙ И ОЦЕНОК (RDT&E) ОПИСАТЕЛЬНЫЕ РЕЗЮМЕ, Том 2
  38. ^ Бюджетные оценки на 2005 финансовый год (FY), Приложение R-2, Обоснование статьи бюджета RDT&E
  39. ^ S. Rept. 107-213 - 107-й Конгресс (2001-2002)
  40. ^ S. Rept. 107-109 - 107-й Конгресс (2001-2002)
  41. ^ S. Rept. 106-298 - 106-й Конгресс (1999-2000)
  42. ^ Представитель Палаты представителей 106-371 - 106-й Конгресс (1999-2000)
  43. ^ Представитель Палаты представителей 105-746 - 105-й Конгресс (1997-1998)
  44. ^ Представитель Палаты представителей 105-265 - 105-й Конгресс (1997-1998)

Внешние ссылки

Общественное достояние В статье использованы материалы из общедоступного источника из Программы модернизации высокопроизводительных вычислений Министерства обороны США .