千人智库官方二维码

首页  >   千人智库 > 工程材料
“制冷”超级计算机,他们竟然用温水
时间:2018-10-26 15:11:28来源:科技日报
提交需求
提要:“高性能计算(HPC)是解决全球挑战性问题的重要手段,是促进国家经济建设、社会发展和科学研究的一个利器,也是世界各个发达国家争夺的制高点。”不久前,国家863、973计划重大专项组组长钱德沛教授在北京召开的2018联想全球超算峰会上如是说。
“制冷”超级计算机,他们竟然用温水

“高性能计算(HPC)是解决全球挑战性问题的重要手段,是促进国家经济建设、社会发展和科学研究的一个利器,也是世界各个发达国家争夺的制高点。”不久前,国家863、973计划重大专项组组长钱德沛教授在北京召开的2018联想全球超算峰会上如是说。

联想目前以117套超算系统的份额,成为全球最大超算平台提供商。而这比其当初目标——2020年拿到全球第一提前了两年。其中,联想的第三代温水水冷技术居功至伟,那么,什么是温水水冷技术?第三代温水水冷技术相比前两代又有何改进呢?

降温速度对超算设备来说至关重要

一般来讲,个人电脑无法处理大资料量的高速运算,而高性能计算机群却可以胜任。虽然它的基本组件与个人电脑的概念无太大差异,但其规格与性能则强大许多,现有的超级计算机运算速度快到可达每秒一兆(万亿)次以上。

每年全球会把全世界计算最快的计算机排个名,一共排500个,在此角逐中,以往大多是学术研究机构位居前茅,而这次联想作为中国企业反超惠普,获得第一的成绩并非偶然。

目前,世界各国如同百舸争流都在冲击E级计算(百亿亿次),可以说,每隔10年HPC峰值性能会提升1000倍,而随着运算速度的不断改善会产生大量热量,若不能迅速降温可能导致机器毁于一旦,产生不可挽回的损失。由此,确保超算设备始终在一定的温度至关重要。

针对这一问题,今年8月底,联想推出第三代温水水冷解决方案“海神”系统。联想集团副总裁、高性能计算及人工智能事业部总经理马杜·马塔指出:“第三代温水水冷技术,包括Direct-to-Node温水水冷技术、后门热交换器、以及由空气和液体冷却组成的混合冷却技术,可让数据中心的能效运营效率提高50%,有效保障超算的低功耗、高效率大规模应用。”

新一代温水水冷技术降耗提速

为什么用水为超级计算机“制冷”?“水有巨大的比热容,所以同样的温度变化和同样质量时,水吸收或释放的热量最多,而且水的黏度较小,输送时阻力也小,无毒也没腐蚀性,作为‘制冷’介质比较理想。”联想数据中心业务集团中国区方案营销总监李炜说。

普通人可能觉得降温用冷水岂不更好,为何反而要用温水为超级计算机“制冷”?计算机工作时需要一个稳定的温度才能高效运转,以前用冷水为计算机降温,需要制冷机消耗电脑能量,不能最大化提高计算机性能。而用了温水降温,不会出现温差较大情况,更易保持计算机性能稳定,多余热能还能再利用,反而会让计算机更高效运转。“我们所用的是常温水,温度在18—50℃,降温过程无需在节点提供冷冻水,这样就不用制冷机消耗电能,大大节约电力消耗;用温水如50℃水进入,出来后水温升高10℃,这些热水会被用于加热建筑和设施、为办公室供暖,达到更加经济高效的结果。而第三代温水水冷技术与之前相比,制冷效率更高,能够保持计算机性能稳定,还可提高运算性能,使计算速度提升3%—5%。”联想HPC高级架构师张莫穷进一步解释说。

针对第三代温水水冷技术与第二代之间的区别,张莫穷介绍说,高性能计算机每一代之间都会有一定细微的差异,比较而言,在性能上,第二代的水冷技术中的水温相对低些,但达不到让计算机高效运转,而第三代在水冷技术方面,通过“海神”冷却解决方案有了新的进步,水温有所提高,达到相对比较经济的温度,不仅降耗,还能提高运算速度。

在联想全球超算峰会现场展厅展示了可为HPC降温的联想水冷系统,科技日报记者在现场看到,经过特殊处理的温水在铜制冷却管内循环流动,通过服务器进口直接给处理器、内存、I/O卡等重要部件实现冷却。“在现实中应用发现,自然水冷系统替代了传统的风扇系统噪声变小。”李炜补充道。

据统计,在全国68所985高校中,有49所高校正采用联想全面的HPC和AI解决方案来进行科研研究。其中,北京大学高性能计算校级公共平台——“未名一号”,采用的联想深腾X8800超级计算机系统是中国首个45℃温水水冷的超算中心,提供HPC集群计算力高达1000万亿次/秒,可节省50%制冷散热成本,每年将节省60万度电。

世界第一台温水水冷超级计算机

2010年7月,IBM展示了首款温水水冷超级计算机Aquasar。该超级计算机是IBM为苏黎士瑞士联邦技术研究院设计的计算机。水冷技术的发展也由此翻开了新的篇章。在当时,这款超级计算机相比同样配置的风冷超级计算机可减少40%的能耗。而且余热还可以被用于整个大学建筑物的供暖,Aquasar的碳排放也因此减少了85%。

在此计算机发明之前,过去水被用于冷却大型机或者其他一些较大的计算机系统时,需要保持在一个低温状态,而冷却Aquasar系统的水却是温暖的,大约在华氏140度左右(相当于摄氏60度左右)。这套水冷系统得以运行要归功于其一个非常重要的特性,即只要水温低于最高温度华氏185度(85℃)就可以做冷却处理,而当水温达到华氏149度(65℃)时,水会被自动引出并且用于主机所在的大楼取暖。  

标签
制冷 超级 计算机 他们 竟然 温水

版权声明:千人智库网系千人智库唯一官方网站,凡转载本网内容请注明来源与作者。

作者系华 凌

评论详情

   暂无相关评论!
RSS订阅