【IT168 服务器频道】厦门大学是由著名爱国华侨领袖陈嘉庚先生于1921年创建的，是中国近代教育史上第一所华侨创办的大学，也是我国地处经济特区的 国家"211工程"和"985工程"重点建设的高水平大学。

　　厦门大学化学系成立于1922年，是厦门大学最早成立的系所之一。化学系历来师资力量雄厚，是国务院首批批准的学士、硕士和博士学位授予点 (物理化学和分析化学)，人事部首批批准设立的博士后科研流动站。1998年，经国务院学位委员会批准，化学学科获得化学一级学科博士点学位授予权和博士后科研流动站(该流动站2005年荣获全国优秀博士后科研流动站称号)，物理化学和分析化学2个国家重点学科。经过80多年的发展，研究方向覆盖整个化学一级学科。目前，化学学科主要包括化学化工学院的有关系、所 (化学系、物理化学研究所) 和挂靠在该学科的固体表面物理化学国家重点实验室、现代分析科学教育部重点实验室、化学生物学福建省重点实验室、厦门大学纳米科技中心、厦门大学理论化学研究中心、厦门大学特种先进材料实验室和中国化学会学术刊物《电化学》编辑部等机构。

　　应用需求分析

　　厦大化学系的理论化学研究走在世界的前列，学院内有固体表面物理化学国家重点实验室、现代分析科学教育部重点实验室、化学生物学福建省重点实验室、厦门大学纳米科技中心、厦门大学理论化学研究中心、厦门大学特种先进材料实验室、厦门大学化学电源研究中心、厦门大学膜技术应用与推广中心、厦门大学材料设计与应用工程研究中心以及厦门大学分析测试中心和中国化学会学术刊物《电化学》编辑部。这些实验室及研究中心需要大量的并行计算作业，本次根据项目研究小组采购的3套联想高性能集群就是部署在固体表面物理化学国家重点实验室，主要的应用环境如下：

　　1. Gaussian03

　　Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量化软件，可用来预测气相和液相条件下，分子和化学反应的许多性质，包括：分子的能量和结构；过渡态的能量和结构；振动频率；红外和拉曼光谱（包括预共振拉曼）；热化学性质；成键和化学反应能量；化学反应路径；分子轨道；原子电荷；电多极矩；NMR 屏蔽和磁化系数；自旋-自旋耦合常数；振动圆二色性强度；电子圆二色性强度；g张量和超精细光谱的其它张量；旋光性；振动-转动耦合；非谐性的振动分析和振动-转动耦合；电子亲和能和电离势；极化和超极化率（静态的和含频的）；各向异性超精细耦合常数；静电势和电子密度。

　　Gaussian可对任何一般收缩的gaussian 函数计算单电子和双电子积分。这些基函数可以是笛卡尔高斯函数或纯角动量函数，并且有多种基组存储于程序中，可以通过名称调用。积分可储存在内存和外接存储器上，或在用到时重新计算。对于确定类型的计算，计算的花费可以使用快速多极方法(FMM)和稀疏矩阵技术实现线性化。将原子轨道(AO)积分转换成分子轨道基的计算，可用的方法有"in-core"（将AO 积分全部存在内存里），"直接"（不需储存积分），"半直接"（用磁盘储存部分积分），或"传统"方法（把所有AO 积分储存在磁盘上）。使用密度拟合，加速纯DFT计算的库仑部分。数值求积分，计算DFT的XC能量及其微分。

　　2. Molpro

　　Molpro是一套完整而全面的量子化学计算软件，包括各种进行分子体系电子结构的从头算方法。与其他常用的量化软件有所不同，Molpro注重电子结构的高精度计算，所使用的方法包括多参考态的组态相互作用方法(MRCI)、耦合簇方法(CC)以及其他相关方法。借助于最新发展的密度拟合技术(Density Fitting)，再结合局域相关方法(Local correlation methods)，Molpro可以明显改善计算量对于分子尺度的标度(scaling)，显著地降低随着分子尺度的增大而增加的计算量。因此，与其他软件相比，Molpro能够对更大的分子体系进行精确的量子化学从头计算。此外，利用最近发展的直接相关MP2和直接相关耦合簇方法，Molpro可以得到非常接近基组极限(basis set limit)的结果。

　　3. vasp

　　Vasp是计算固体、表面、界面、分子在表面和分子体系的电子结构计算的专业工具。它是基于密度泛函的快速、高可靠性的第一性原理计算软件。全电子增广平面波赝势是该软件的亮点，使得在重金属、过渡金属和磁性材料的电子结构计算方面具有其他软件无法比拟的优势。

　　联想高性能在厦大化学系有着成熟的使用环境，深腾1800的方便易用且功能强大的联想机群管理系统LCMS和简单易用联想机群资源管理和作业调度系统LJRS为用户提供良好的集群作业环境。

　　厦门大学化学系将于2009年12月承办世界华人理论与计算化学会议，界时将会有300多人来自世界各地的理论与计算化学研究者齐聚厦大化学系。理论和计算化学的一个重要基础是大型并行计算集群的搭建，这也是展示厦大化学理论与计算化学的一个重要窗口，联想高性能集群将助力厦大化学系理论和计算化学计算。

　　作为国内HPC行业的领先者之一，联想多年来一直从事HPC系统方面的研发、工程化工作，为高性能领域应用用户成功的提供了HPC高性能并行应用解决方案，积累了丰富的经验。联想自主产权的高性能计算管理软件LCMS、作业调度软件LJRS很好地结合了用户的实际运行要求，提供了全面的管理和高效的作业调度监控功能。凭借自身强大高性能项目实力，07年联想相继成功拿下了英国F1威廉姆斯车队160＋6节点项目、BGP 512＋4等超大规模的HPC机群客户，并于2008年8月7号成功签约中科院百万亿次高性能计算机群。

　　此方案设计是联想公司为厦门大学化学系并行计算环境平台所量身定制的一套机群系统，主要用于计算软件的并行计算处理平台。联想公司秉承并行开发应用环境的大规模机群系统的研制经验，在计算机群方面具有丰富的工程和调优经验。特别在高教高性能计算应用机群领域，仅在厦门大学校内，就有十几套联想高性能机群，分布在厦门大学化学系、数学系、物理系、材料系、生物系等。

　　方案设计

　　系统拓扑如下图所示：
 

　　深腾1800高性能计算机系统采用当今主流的SMP Cluster体系结构，所有计算结点均采用基于最新的Intel四核Harpertown X5460处理器的联想万全服务器，通过机群域网和管理域网实现结点间互连、系统管理与监控，所有硬件集成在联想机群基础架构中，并通过联想机群系统软件及应用支撑环境和工具等，对外提供单一系统映像（Single System Image），支持大规模科学工程计算应用。

　　每套高性能系统峰值运算能力：404.48Gflops(4044.8亿次/秒)=3.16G(主频)*4(每个内核,一个时间周期内,可执行四条指令)*8(每台计算节点,共有8个cpu内核)*4

　　用户收益

　　本项目系统通过合理的硬件配置、完善的配套软件，为厦门大学化学系解决了高端计算能力不足的问题，并利用机群软件提供了丰富有效的管理方案，为学院提供了非常好的性能价格比的高性能计算硬件平台方案。