【IT168 资讯】华南理工大学的凝聚态计算物理研究室将自旋电子学的研究扩展到半导体领域，需要海量的、持续的计算，这使HPCC系统成为一种迫切的、必需的计算平台。客户引进了17台戴尔服务器，本套HPCC系统的网络连接方式比较独特，它仅采用了1台戴尔PowerConnect交换机，即采用单一的千兆以太网实现节点间的高速连接，完成计算和管理数据的传输任务。 这套HPCC系统使客户的计算处理能力得到了显著提高，以前需要1周时间完成的计算任务，现在只需1天就可以完成，效率提升了500%。另外，戴尔完备的服务使实验室人员得以将更多的精力投入到科研中去。
在漫漫历史长河中，从来就没有这样一个时刻，人类以如此惊人的加速度向前奔跑，而这种惊人的加速度集中体现在人类对IT技术的杰出研究中。IT世界瞬息万变，摩尔定律甚至已经走到了失灵的临界点上——当半导体集成电路越做越小，小到接近原子尺度时，摩尔定律不再成立。为了突破这一技术障碍，用自旋电子半导体材料替代传统的半导体材料是最有希望的研究方向。
今年的诺贝尔物理学奖便颁给了在与此相关的领域进行突破性研究的两位欧洲物理学家，华南理工大学与这两位获奖者做着类似的研究。这一代表当今科学前沿的研究项目，离开海量的、持续的模拟计算简直无法想象，鉴于此，华南理工大学引入了性能优异、服务完备的戴尔HPCC系统。近半年的使用表明，这所大学的选择是“超值”的。
最前沿的研究
人们总在期待计算机用更少的能源来获取更快的运算，这依赖于计算机的一些关键部件能取得更大的性能突破。华南理工大学物理科学与技术学院便致力于这项极具前瞻性的研究，该学院建立了一所实验室，将视角切入到微观的电子世界中——凝聚态物理学中的自旋电子学是物理学的新学科，该学科的核心研究目的是利用电子自旋产生的磁矩作为信息载体，突破传统的以电荷作为信息载体的唯一性，让电子器件性能更高，能耗更低，散热更快，环保性更好，进而推动人类在电子制造领域迈入新的阶段。
正是基于此项研究，法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔各自独立发现了“巨磁电阻”效应并荣获2007年诺贝尔物理学奖。由此可见，自旋电子学代表了当今世界物理材料研究领域的最前沿。
在美留学的赵宇军博士于2007年作为“特聘教授”被华南理工大学邀请回国，他领导建立了“凝聚态计算物理研究室”并主持研究室的全面工作。赵宇军教授试图将自旋电子学的研究对象扩展到半导体材料领域，这是一项极具商业价值的前沿研究。研究室组建完毕后，赵教授发现，建设一套高效稳定的高性能计算集群（HPCC）成为最重要和最紧迫的任务之一。
面临挑战之一：海量的、持续的计算
半导体材料技术的发展可用摩尔定律来简要概括，即集成电路芯片上所集成的电路数目每隔18个月就翻一番。然而，当半导体集成电路越做越小，小到接近原子尺度时，摩尔定律便不再成立。要克服这一技术障碍，用自旋电子半导体材料替代传统的半导体材料是最有希望的。
“自旋电子半导体材料是一种稀磁半导体材料，要制造出这种新材料，就必须要了解稀磁半导体中的铁磁性机制及如何对其铁磁性进行调控。为此，必须模拟不同的制备条件（如温度、化合物分压等），计算晶体的本征缺陷和非本征缺陷，近而深入了解晶体的电子结构、载流子浓度等对铁磁性有决定性影响的指标特性。”赵宇军教授介绍说。“我们开展的研究项目是‘晶体缺陷与磁性半导体理性设计’，需要模拟的试验不仅要面向计算量巨大的原子级结构分析，而且要持续试验，这样才能得出材料铁磁性的实用性规律。”他表示，如果使用普通的计算设备从事上述计算，将耗费极长的时间，没有HPCC系统不仅无法保证研究工作的效率，还会影响研究成果推向市场并创造价值的进程，从而使研究工作失去应用意义。鉴于此，华南理工大学迫切需要引进计算能力和稳定性都上佳的HPCC系统。
面临挑战之二：实验室IT人员极度紧缺
引入HPCC系统仅仅是个开始，对IT人员紧缺的实验室来说，全面的服务同样至关重要。赵宇军教授希望供应商能够提供强大的服务支持，以解决IT人员紧缺问题。“实验室刚刚成立，我们的维护人员几乎没有，现在暂时由我一个人负责系统的日常维护，如果维护量过大，不仅大大耗费我的精力，还会严重影响研究试验的进度，为此我们要求供应商必须提供全面、周到、快捷的技术支持与服务。”
华南理工大学对设备供应商的服务提出了明确的要求。首先，服务要全面，设备的整个部署过程一定要全面覆盖；其次，服务要快速，一旦出现问题必须能提供快速响应；第三，服务要尽可能减少中间环节，简化程序。
性能强劲的戴尔HPCC系统
经过严格的筛选，戴尔HPCC系统凭借优异的性能及全面周到的服务最终入选。华南理工大学引入了17台戴尔PE服务器，打造了一套具有卓越性能的HPCC系统。本套HPCC系统的网络连接方式比较独特，它仅采用了1台戴尔PowerConnect交换机，即采用单一的千兆以太网实现节点间的高速连接，完成计算和管理数据的传输任务。该方案充分体现了戴尔“简化IT”的策略——通过高性能的硬件、强大的软件和全面专业的服务大大降低了IT的成本和复杂程度，使客户得以节省出更多的精力和资源来专注于业务本身。
戴尔为华南理工大学提供了贯穿HPCC系统部署实施、运行维护两个阶段的技术支持。在部署实施阶段，戴尔与合作伙伴一同为华南理工大学提供了现场硬件上架、操作系统安装、CHESS管理软件安装、服务器集群（Cluster）配置与调试服务。在系统维护阶段，戴尔为华南理工大学定制了为期3年的金牌高级企业服务，服务内容包括：提供4小时内的零部件故障更换服务；提供金牌客户专属的7×24金牌电话技术支持；由专属的技术客户经理（TAM）作为客户的单一联络人，负责协调戴尔及其合作伙伴的所有资源，处理与HPCC系统有关的软硬件问题。例如：协同香港ClusterTech公司、Linux公司等第三方厂商，共同对HPCC的各种技术问题进行协商，提供高效的技术支持服务。
出色的效果：效率提升500%
2007年5月，系统开始上线运行。2007年6月，华南理工大学对该系统进行了Linpack测试，Linpack值达到了374G Flops的水平。经过近半年的使用，赵宇军教授对戴尔HPCC系统的出色性能感到了由衷地兴奋。
赵宇军教授介绍说，戴尔HPCC系统上线以来，他们的研究计算处理能力得到了显著提高，以前需要1周时间完成的计算任务，现在利用HPCC系统只需1天就可以完成，效率提升了500%。更重要的是，以前他们只能模拟由10到20个原子组成的原胞晶体的状态，现在则可以将模拟的原子数量提升到100到200个——这样的计算数据更接近真实状态。
毫不讳言，戴尔HPCC系统为自旋电子半导体材料研究项目扫清了计算方面的障碍，赵宇军教授对此深有感触：“虽然研究人员对稀磁半导体的关注已有近十年时间，也作了大量的理论研究，但我们对晶体缺陷的氧化态、浓度等重要的物理特性与样品制备条件之间联系的研究还不多。这套HPCC系统上线后，我们可以进一步通过改变样品制备条件来确定化合物中各元素的化学势范围，利用第一原理理论计算得到‘缺陷形成能’，并通过缺陷浓度、载流子浓度，以及费米能级的自洽计算来得到缺陷浓度。这对理解稀磁半导体的铁磁性，以及指导样品的试验制备有着极为重要的作用。另外，利用这套HPCC系统的超高计算性能，我们计划继续对已有的理论结果进行归纳和总结，这将加深人们对稀磁半导体材料规律的了解，促进理想的稀磁半导体材料的研发。”
除对戴尔HPCC系统本身表示认可之外，赵宇军教授对戴尔的服务同样给予了高度的赞誉。“我们的研究任务量巨大，而且具有开拓性，需要投入大量的精力，这使我们没有过多的时间来进行系统维护。在这种情况下，我们特别需要厂商全面的技术支持。”赵宇军教授说。“戴尔的服务不仅提供了快速的故障修复，而且还上溯到系统的实施与部署阶段。尤其值得一提的是，戴尔以简洁务实的单一服务界面，凭借其行业的号召力，整合了多家技术厂商的技术力量，为我们提供了‘一条龙’式的技术支持，很好地满足了我们的全方位需求。它让我们切身体会到了戴尔‘简化IT’策略给客户带来的巨大价值。”
