matlab 集群搭建,MATLAB 科学计算工作站及集群配置方案
MATLAB是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作,而且利用MATLAB产品的开放式结构,可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充,从而不断深化对问题认识,更多提升MATLAB产品应用范围。
MATLAB产品广泛应用于各个行业,典型应用:
PIC1数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图
PIC2控制系统的设计与仿真
PIC3数字图像处理
PIC4通讯系统设计与仿真
PIC4财务与金融工程
二.MATLAB并行计算功能特点与硬件配置分析
随着科学计算的应用面扩大和深入,MATLAB的计算量越来越大,同时基于X86架构计算机多核并行计算技术成熟,MATLAB通过支持并行计算工具箱和分布式集群计算方式,完美借助多核架构的图形工作站和分布式集群的并行计算,大幅提升科学计算的效能。
2.1MATLAB的并行计算介绍
对工作站的并行计算支持
MATLAB利用ParallelComputingToolbox,可以使用多核处理器、GPU以及计算机集群来解决运算和数据密集型问题。循环并行化(parallelfor-loops)、特殊数组类型以及并行数值算法等高级结构让您实现MATLAB应用程序的并行化,而无需进行CUDA或MPI编程。可以使用Simulink工具箱并行运行一个模型的多个仿真。
工具箱提供用于在多核台式机上本地执行应用程序的12个worker(MATLAB计算引擎)。无需更改代码,
对分布式集群并行科学计算支持
借助MATLABDistributedComputingServer在计算机集群或网格计算服务上运行同一个应用程序。此外,还可以交互式执行或在成批执行并行应用程序。
主要功能
循环并行化(parfor)-用于在多处理器上并行运行任务的算法
支持启用了CUDA的NVIDIAGPU
可在一个多核桌面上本地运行十二个worker
通过MATLABDistributedComputingServer可支持计算机集群和网格
并行应用程序的交互和批量执行
分布式数组和单程序多数据(spmd)结构-用于大型数据集处理和数据并行算法
2.2工作站硬件配置与科学计算分解
矩阵式求解代数方程组过程中,矩阵规模的大小涉及到占用内存的多少,数据量和算法涉及到CPU的核数和频率,数据存储和读取对矩阵存储的硬盘io有要求,在很大程度上影响了计算的速度.是加速矩量法计算的关键,典型计算机配置的每一个配件对MATLAB性能有不同表现。
CPU有更多CPU核的计算机比和数量少的有更好的表现,但是结果随着MATLAB应用而不同,MATLAB自动使用多线程,在很多MATLAB应用中,以探索自然并行,但是不是所有MATLAB功能都是多线程的,加速随着算法有所不同,作为可选能力,ParallelComputingToolbox提供并行程序结构,更多直接覆盖计算机多核,虚拟核很明显改善整个系统的性能,但是它对MATLAB应用的性能表现影响很小
内存内存容量在计算过程承载数据计算过程所有中间数据保存,如果存储容量不够,就会出现数据溢出,计算无法继续,不同数据量的求解对内存有一定要求,内存容量、CPU-内存通道数目、内存的频率都是对计算影响的,目前CPU规格对内存方面资料:
1.基于intelXeonE3处理器工作站架构,内存最大到32GB、支持最新256位指令集,支持双通道架构
2.基于intelXeon5600处理器工作站架构,内存容量达到384GB,支持6通道架构,支持DDR3-1333规格
3.基于Opteron6200处理器工作站架构,内容容量达到256GB,支持8通道架构,支持DDR3-1333规格
4.即将到来的intelXeonE52600处理器工作站架构,内存容量达到768GB,支持8通道
硬盘硬盘io带宽涉及数据读写和虚拟内存的性能,对于数据密集型计算和大型图像处理,硬盘容量和带宽极其重要,目前硬盘规格SATA(7.2K)单盘最大2TB,SAS(15K)单盘最大900GB。
图卡目前仅限支持NvidiaCUDA架构为主,MATLAB图形渲染靠的是CPU不是GPU,图卡主要正常的图形显示和支持GPU架构的并行计算应用,这种GPU并
行计算主要是图像处理方面,需要安装ParallelComputingToolbox。
2.3工作站配置原则
1.内存配置:通常,矩阵计算的数据量和内存比例1:3,例如2GB数据,内存建议6GB以上。
2.CPU配置:内存确定后,一般和CPU核数比例是4:1,例如:16GB内存以内,
CPU用单颗4核.
3.图卡配置,如果是基于图像处理应用,主板提供支持1~4块GPU计算,保证足够的数据量,其他方面,推荐Quadro600,或Quadro2000满足应用要求.
4.硬盘配置对于数据量规模小的应用,SATA接口就可以,如果数据量大,硬盘容量和转速相应提升,读写带宽也就越大,如数据量非常大,高速硬盘加高性能阵列,提升硬盘io带宽
三.MATLAB科学计算工作站与集群配置方案
XASUN是当今市场唯一能提供塔式、超级、机架、便携、特种等图形工作站全方面解决方案的品牌。拥有完整、完美、可靠、静音的高性能工作站全套产品系列,为行业用户在高性能计算、CAD/CAM/CAE、图形图像处理、虚拟仿真、三维动画、视频编辑等应用提供强劲、高效的定制专业级图形工作站。
XASUN将MATLAB应用软件结合最新计算机硬件技术,基于数据量规模和软件应用特点划分配置方案,从而达到合理高效能完成科学计算。
科学计算工作站及分布式集群方案划分:
1.小规模科学计算解决方案
参考配置:
方案1 入门级图形工作站
提供四核CPU架构的计算解决方案
型号XASUNT313316-T1AA
方案2 高性价比图形工作站
提供8核CPU架构的计算解决方案
型号XASUNT522548-A16B
2.中规模科学计算解决方案
定位于数据量在10~30GB以内科学计算规模,支持8个~12个worker运算,支持
GPU架构扩展.
参考配置:
方案3 全能型图形工作站
提供12核CPU架构的计算解决方案型号XASUNT523164-A41RT1AB
方案4 图形图像型工作站
提供基于CPU+GPU架构的计算解决方案型号XASUNT522748-A4ARC
3.大规模科学计算解决方案
定位于数据量在30~70GB以内科学计算规模,支持12个worker运算,支持双GPU
架构并行计算扩展,配备海量高速硬盘。
方案5 超级图形工作站
提供基于超强CPU+GPU+高IO的计算解决方案型号XASUNEX5235192-A89RE
4.超大规模科学计算解决方案
定位:数据量在100GB以上科学计算规模
方案6 分布式集群系统
提供多机架构的分布式计算解决方案
参考配置
方案咨询:
北京太阳HPC应用中心
电话:400-705-6800
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