作為中國(guó)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最知名的研究機(jī)構(gòu)，北京生物醫(yī)學(xué)院研究所恰恰就是一個(gè)明顯的例證。為了改善和提高自身信息化應(yīng)用水平，展開更加廣泛的生命信息學(xué)、計(jì)算生物學(xué)以及信息技術(shù)等方面的研究與實(shí)踐，北京生物醫(yī)學(xué)院研究所與全球運(yùn)算效率最高的服務(wù)器領(lǐng)導(dǎo)廠商蜆殼星盈(www.galactic.com.hk)合作，引入了星盈億萬次實(shí)時(shí)協(xié)作式超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并建立了具備國(guó)際領(lǐng)先水平的生物科學(xué)超級(jí)計(jì)算和研究中心，為科研人員的研究課題提供了強(qiáng)大計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。
一般的服務(wù)器機(jī)群相比，星盈超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)采用了更加靈活和易于管理的刀片技術(shù)，構(gòu)成了分布式內(nèi)存的并行機(jī)群結(jié)構(gòu)。利用刀片支持熱拔插、具有更高的安裝密度和可靠性、更低的耗電和散熱量、更易于管理以及具有更低的總擁有成本等特性，該計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了出色的可擴(kuò)展性以及對(duì)大量生物計(jì)算程序的支持，體現(xiàn)出了卓越且不可比擬的性能優(yōu)勢(shì)。
據(jù)了解，并行機(jī)群的網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是影響生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)程序性能的重要因素。通常的服務(wù)器機(jī)群多采用100Mb 或1000Mb 以太網(wǎng)互連，只能滿足一般速度要求和任務(wù)并行程序的要求。而星盈超級(jí)刀片系統(tǒng)則在所有節(jié)點(diǎn)之間都采用了10Gbps的InfiniBand交叉開關(guān)高速互連，可以和傳統(tǒng)的MPP（大規(guī)模并行處理）計(jì)算機(jī)媲美，可同時(shí)滿足高通量計(jì)算和高性能并行計(jì)算應(yīng)用的需要。這使得該超級(jí)計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)算能力超過1 萬億次浮點(diǎn)結(jié)果/秒，是目前安裝在我國(guó)生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)中性能最高的系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)算效果，星盈超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)了132 個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，1 登錄節(jié)點(diǎn)和I/O 節(jié)點(diǎn)，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供了雙2.8GHz至強(qiáng)處理器、2GB內(nèi)存以及36GB本地硬盤的強(qiáng)大配置。與此同時(shí)，為便于管理和訪問生物序列數(shù)據(jù)庫，星盈還將所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)都通過NFS共享磁盤，并通過2個(gè)2TB的高速磁盤陣列確保了高性能計(jì)算對(duì)于硬盤速度和容量的需求。
不僅如此，星盈超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了大量的優(yōu)化，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝了經(jīng)過定制優(yōu)化的RedHat Linux AS 3.1 操作系統(tǒng)。為了將整個(gè)機(jī)群作為一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)管理和運(yùn)行，諸如計(jì)算資源管理、任務(wù)調(diào)度、性能監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)文件共享、并行環(huán)境等軟件也被廣泛采用，使系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)單一映像（SSI）的同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠獲得非常優(yōu)異的運(yùn)算速度。
對(duì)如此規(guī)模龐大的計(jì)算系統(tǒng)，確保每個(gè)環(huán)節(jié)的順暢運(yùn)行是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的工作，因此星盈超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)為管理員提供了Web界面的實(shí)時(shí)性能監(jiān)控程序，使之能夠方便地察看任務(wù)負(fù)載、CPU 利用率、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存、存儲(chǔ)的使用情況以及當(dāng)前系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)或單個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，包括同時(shí)可以分析歷史數(shù)據(jù)，使超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行萬無一失。
卓越的計(jì)算性能和完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使星盈超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)令人驚嘆。在該研究中心對(duì)基因轉(zhuǎn)錄和可變剪接等問題的研究中，僅利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的56 個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)行Blat程序耗時(shí)7.5個(gè)小時(shí)就完成了UniGene數(shù)據(jù)庫中五百多萬條人類EST序列對(duì)基因組數(shù)據(jù)庫的比對(duì)，而工作人員透露，過去用雙CPU的PC服務(wù)器完成相同的任務(wù)需要3周時(shí)間。而在另一項(xiàng)在另外一項(xiàng)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)程序研究運(yùn)算中，在3天內(nèi)完成了16萬個(gè)基因序列的突變比對(duì)和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，這在一般PC 服務(wù)器上則需要連續(xù)計(jì)算6 個(gè)月。
這一切也讓星盈超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)在高性能運(yùn)算應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)得淋漓盡致。正如生物科學(xué)超級(jí)計(jì)算和研究中心工作人員所說：“這個(gè)強(qiáng)大、便利、高效的計(jì)算平臺(tái)讓以往高不可攀的生命科學(xué)計(jì)算變得隨時(shí)隨地。”
