平铺可视化设备的架构

　　平铺显示也就是平铺可视化墙由HD平板显示设备组装，构成一组显示矩阵。尽管可能存在更小的平铺墙，但最小的平铺墙大小通常为3x3，也就是9块平铺显示设备。平铺墙由HPC集群，可视化集群驱动，其中每个集群节点驱动一到两块平铺显示设备。集群与管理集群服务器以及可视化墙使用的集群控制器工作站通过千兆以太网网络连接。可视化集群通常使用InfiniBand架构连接，进行高速数据传输。图10显示了3x3平铺墙的架构。

▲图10. 典型的HPC可视化架构

　　通常建议使用奇数个显示设备构建可视化墙，因为偶数个显示设备将在可视化墙的中心有一个顶点。在观众看来该顶点常常变成了一个焦点，这损害了显示效果。

　　在图10的例子中，可视化集群驱动了9块显示设备。通常，一个集群节点驱动两块显示设备，这意味着集群需要5个处理节点加上1个集群控制器工作站，总共6台机器驱动该平铺墙。需要注意的是图10的例子只是典型的技术参数;因为一个节点能够驱动1到8个显示设备。高带宽连接能够将整个虚拟化设备连接到一个集群计算中。

　　架构的注意事项

　　我们和受访者讨论的主题之一就是可视化架构中计算与可视化之间的二分法。通常情况下可视化被视为HPC计算结果的后向处理。

▲图11. 计算与可视化的循环

　　图11表明计算与可视化循环中典型的HPC可视化。研究人员生成数据，处理数据，对数据进行可视化，然后检查并发掘数据模式。然后计算这些模式的新数据供随后的检查使用。

　　在早期的数据可视化设置中，可视化及计算组件位于相同的机器中。本地网络，高带宽互联架构以及互联网使观众远离了高性能可视化基础设施。用户能够使用标准的VNC协议以及合适的图形协议连接到远程的HPC可视化设施，运行任务并在工作站屏幕上查看运行结果，更改参数并对新的结果进行可视化;只需要网络连接以及工作站就能够处理来自渲染组件的图形流。这种远程渲染方法在很多大学的HPC可视化中心都是标准的服务。

　　如上文所述，远程渲染及可视化墙使远程用户和本地用户在分辨率极高的共享图形空间中进行交互成为了可能。高分辨率可视化与远程可视化组合为HPC设置中的协同可视化开启了一个全新的维度。组合高分辨率可视化与远程可视化的远程可视化设备通常是集群节点都为多核，并配置了大量内存以及高性能图形卡的HPC集群。HPC数据存储在共享可视化设备的文件系统中。可视化软件允许远程用户在本地显示器上显示可视化墙并对其进行远程操作。

　　计算集群计算出数据流，然后可视化集群在可视化设备上对数据流进行渲染。随着渲染的数据卷逐渐增加，迁移数据的成本变得越来越高。路易斯维尔大大学的Elmaghraby博士说：“实际上你不必分离计算与可视化。当进行可视化时，你希望数据和你的距离很近并能够快速访问该数据。”因为这对支持研究人员的创造力至关重要，能够明显缩短观察模式，制定假设，生成新数据与对数据进行可视化的周期。佛罗里达州立大学的Wilgenbusch博士明确地对其进行了说明：“简单来讲，我们的目标就是通过消除低速网络之间的多个副本精简提出构想到产生可视化结果这一过程。如果我们能够通过明显地设计数据存储结果，以使用户不必像过去那样拷贝文件或者采集数据集来简化这个过程，那么在培养创造力方面将能够获得显著的收获并增加在模拟以及模型改进之间进行迭代这一典型的工作周期。”