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項目成果/簡介:隨著人工智能、大數據、物聯網、區塊鏈等新一代信息技術興起，數據量呈現爆炸式增長，傳統計算系統的算力難以滿足海量數據的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統性能的路徑正面臨技術極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統，實現計算能力的飛躍。

01項目背景 片上網絡將片上路由器按照一定的拓撲結構互連，從而構成一個片上微網絡結構。不同功能的IP核通過網絡接口NI接入到片上網絡中來，網絡接口對IP核發送的數據進行數據封裝，形成固定格式的分組。片上路由器根據分組的目的地址信息，將數據分組在網絡中正確的傳輸到目的IP核。片上網絡可以為系統中任意一對IP核之間實現透明的數據通信。互連網絡中的一些控制協議，例如流量控制機制、路由算法、任務調度機制、服務保障機制等，都可以應用到片上網絡中來，以提高系統的通信效率。由于片上網絡采用分組交換，IP核之間數據通信的基本數據單元是分組，不同的分組根據目的地址信息在網絡中獨立傳輸。片上網絡技術能夠有效的克服基于總線結構的片上系統在大規模集成下的瓶頸，在時延、吞吐、功耗、可擴展性和可靠性等方面體現出了巨大的優勢。多核，多片架構將成為芯片設計的發展趨勢。 處理器多芯片之間的通信已經成為制約系統性能的瓶頸，處理器之間進行數據交互的能力或將成為下一個集成電路發展的關鍵技術指標。針對不同應用場景和性能要求，根據各自的架構設計出更適合的高效而可靠的片間互連(NetworkonPackage，NoP)協議，將使得集群芯片的性能得到進一步優化。 02項目簡介 研究基于路由交換的異構計算系統算力擴展總體架構，包含異構計算資源節點之間、片上交換路由與片上處理資源之間、片上處理資源與外部接口之間的互連結構與互連拓撲，如圖3所示。 設計與物理層解耦的輕量級網絡架構，使之可以在不同的物理連接方式之上靈活的構建多種拓撲的網絡。針對機載計算任務的算力提升需求，研究異構計算節點的算力擴展問題，通過基于路由交換的、可擴展的互連構建異構計算系統，采用輕量化互連協議實現異構計算節點的低延時、高帶寬互連，驗證基于路由交換的異構計算系統對于特定應用的高速并行分布式處理效果。本系統的主體思想是將片上網絡（NetworkonChip，NoC）互連協議擴展到片間互連（NetworkonPackage，NoP），實現芯片內部計算資源到集群芯片的延伸。

本書首先分析目前存在的圖書館信息資源共享模式存在的弊端, 指出迫切地需要建立一個打破現有的體制和形式, 按照不同的地域組成一個個更具競爭力的信息資源共享服務系統。這種將各種系統和區域的圖書館聯合起來, 從而在更大范圍內建立一個信息資源共享統一體, 業界稱為圖書館信息集群。

1 成果介紹網絡存儲技術從誕生到現在，已經經歷了近二十年的歷程。在這個過程中，無論是計算技術、網絡通信技術還是信息儲存技術都發生了翻天覆地的變化。計算技術領域，基于開放操 作系統上的集群計算技術已經取代大型機；網絡通信領域，開放架構的 TCP／IP 通信已經統治了一切；在信息存儲技術上，單塊磁盤的容量已經從 G 級別進入 T 級別。 傳統的網絡存儲設備，無論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺服務器存儲需要為目標的體系設計，在共享能力、性能、可靠性、擴展性以及總體擁有成本上，已經無法滿足企業新的應用需求。如果 僅僅通過外圍手段來彌補，必將造成存儲架構越來越復雜，用戶管理難度越來越大，總體擁有成本越來越高。 為了滿足 IT 技術發展的挑戰， LoongStore 集群存儲采用了代表計算技術、網絡通信技術以及文件 系統技術發展方向的體系架構，提供給用戶跨平臺共享、高性能、高可靠、可平滑擴展、使用和維護簡單的高端存儲系統。系統以開放架構平臺智能存儲服務器為基 本節點，通過在千兆以太網基礎上不受限制地添加節點，構成了業界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲集群。 LoongStore 為一種大規模的文件共享存儲系統，它面向海量數據、高并發訪問的環境。其產品架構圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產品架構 LoongStore 產品架構支持：單文件系統 100PB支持 2000 個以上節點并發支持超過 500 億文件產品主要特點：產品架構上：實現了橫向擴展。從原來的單節點增加 CPU、內存、存儲等等的縱向擴展方案往增加節點數量的橫向擴展方案的轉變，使得容量擴展更加靈活、同時也實現了更低的起始投入成本；產品工作流上：實現了更高效的數據讀寫方式。通過實現元數據與數據通道分離、將數據條帶化存儲在不同的存儲服務器上，從而高效實現數據的并行讀寫；產品性能上：實現了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲的瓶頸，實現了文件切片分布式存儲方案，實現了高聚合帶寬；產品性能上：實現了性能近線性增長。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲集群規模擴大而線性增長， （ 2）充分發揮硬件性能，如網卡性能利用率達到了 80%， （ 3）擴展到 100GB/s 以上的聚合性能；產品可靠性上：實現了無單點故障。通過（ 1）為不同目錄的數據設置不同的冗余度， （ 2）自動故障探測與恢復， （ 3）設備恢復速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤恢復時間 15 分鐘， （ 4）元數據服務器每兩臺互備等，實現了產品的無單點故障；在產品擴展性方面：實現了在線業務擴展容量。支持不停業務在線擴容，并自動遷移均衡數據。從而實現不需要關停業務的方式輕易擴展容量；在產品管理方面：實現了單點配置管理。產品通過單點實現了所有的配置管理功能，通過內置各種自動化處理流程，減少人為參與；產品兼容性方面：兼容各種 X86 架構的服務器和 IP 網絡，應用服務器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應用說明LoongStore 大規模集群云存儲系統能夠幫助企業加速信息到價值的轉換，目前已經在互聯網、廣電、能源、電信等數據密集型行業幫助企業實現了突破性的價值。 產品主要應用行業與應用案例有：（ 1）互聯網：視頻， SNS 等，例如中國國家網絡電視臺（ CNTV），人人網，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開發研究院總院；（ 3）動漫和廣電：中影集團，教育電視臺等，《建黨偉業》、《建國大業》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲系統；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領域。3 技術指標支持 PB 級的存儲容量規模，最大容量可超過 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數據讀寫帶寬，而且性能可隨存儲規模的擴展而線性提升；可高效支持海量小文件的存儲和管理，單套系統可高效管理超過 500 億個文件，現有在線系統已經超過百億級文件數量規模，而且每天仍然以 2000-5000 萬個新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個文件；可支持超過 2000 多個計算節點（或者應用節點）同時高效并發訪問同一套存儲系統；提供完全符合 POSIX 標準的文件級接口，支持全局共享訪問，無須加入第三方共享軟件。前端可同時部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構計算節點。所有應用可不經過任何修改和移植即可使用存儲服務；支持在線擴展存儲容量，無需終止應用的正常服務，新增容量即插即用。同時提供在線數據遷移功能，擴容后可均衡所有設備上的存儲負載；內置數據高可用機制，一旦發現硬件故障將自動進行數據恢復，無需停止服務。除了能夠冗余磁盤故障之外，即使整個存儲服務器或者磁盤陣列故障都不影響應用正常服務也不會破壞應用數據。傳統存儲只能冗余磁盤故障；如果系統中正常設備上的空閑空間總和不少于故障設備上已經使用的空間即可進行數據恢復，無須加入新的設備，傳統存儲采用 RAID 機制必須加入新的存儲設備才能進行恢復。確保了系統無間斷持續運行；l 在線控制存儲設備的負載。在觀察到某塊存儲設備有異常現象時，可以在線手動禁止這塊磁盤的空間分配，設置后系統不再往被禁止分配空間的磁盤內寫入新的數據，原有的數據仍然可用。當設備正常時即可在線放開；提供主動數據遷移功能，方便硬件在線更換。當某些設備使用時間超過一定年限，或者是發現設備有安全隱患時，可以主動將該設備上的數據遷移到其它存儲設備，遷移完成后即可將設備移除下線，不影響應用的正常服務；簡易管理，通過單一圖形化界面即可管理和監控整個存儲系統；高硬件兼容性，既可以采用傳統的 SAN 或者盤陣作為存儲單元，也可以采用通用的存儲服務器進行構建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構建海量的云存儲系統。

1 成果介紹網絡存儲技術從誕生到現在，已經經歷了近二十年的歷程。在這個過程中，無論是計算技術、網絡通信技術還是信息儲存技術都發生了翻天覆地的變化。計算技術領域，基于開放操 作系統上的集群計算技術已經取代大型機；網絡通信領域，開放架構的 TCP／IP 通信已經統治了一切；在信息存儲技術上，單塊磁盤的容量已經從 G 級別進入 T 級別。 傳統的網絡存儲設備，無論是 FC SAN、 NAS 還是 IP SAN，都是采用以滿足單臺服務器存儲需要為目標的體系設計，在共享能力、性能、可靠性、擴展性以及總體擁有成本上，已經無法滿足企業新的應用需求。如果 僅僅通過外圍手段來彌補，必將造成存儲架構越來越復雜，用戶管理難度越來越大，總體擁有成本越來越高。 為了滿足 IT 技術發展的挑戰， LoongStore 集群存儲采用了代表計算技術、網絡通信技術以及文件 系統技術發展方向的體系架構，提供給用戶跨平臺共享、高性能、高可靠、可平滑擴展、使用和維護簡單的高端存儲系統。系統以開放架構平臺智能存儲服務器為基 本節點，通過在千兆以太網基礎上不受限制地添加節點，構成了業界最高的性能、可靠性以及極低總體擁有成本的存儲集群。 LoongStore 為一種大規模的文件共享存儲系統，它面向海量數據、高并發訪問的環境。其產品架構圖如圖所示： 圖 1 LoongStore 產品架構 LoongStore 產品架構支持：單文件系統 100PB支持 2000 個以上節點并發支持超過 500 億文件產品主要特點：產品架構上：實現了橫向擴展。從原來的單節點增加 CPU、內存、存儲等等的縱向擴展方案往增加節點數量的橫向擴展方案的轉變，使得容量擴展更加靈活、同時也實現了更低的起始投入成本；產品工作流上：實現了更高效的數據讀寫方式。通過實現元數據與數據通道分離、將數據條帶化存儲在不同的存儲服務器上，從而高效實現數據的并行讀寫；產品性能上：實現了高聚合帶寬。克服了以前文件集中式存儲的瓶頸，實現了文件切片分布式存儲方案，實現了高聚合帶寬；產品性能上：實現了性能近線性增長。如：（ 1）聚合帶寬隨著存儲集群規模擴大而線性增長， （ 2）充分發揮硬件性能，如網卡性能利用率達到了 80%， （ 3）擴展到 100GB/s 以上的聚合性能；產品可靠性上：實現了無單點故障。通過（ 1）為不同目錄的數據設置不同的冗余度， （ 2）自動故障探測與恢復， （ 3）設備恢復速度是 RAID 的 5 倍， 750GB SATA 盤恢復時間 15 分鐘， （ 4）元數據服務器每兩臺互備等，實現了產品的無單點故障；在產品擴展性方面：實現了在線業務擴展容量。支持不停業務在線擴容，并自動遷移均衡數據。從而實現不需要關停業務的方式輕易擴展容量；在產品管理方面：實現了單點配置管理。產品通過單點實現了所有的配置管理功能，通過內置各種自動化處理流程，減少人為參與；產品兼容性方面：兼容各種 X86 架構的服務器和 IP 網絡，應用服務器端支持Linux/Windows/Mac 等等。2 應用說明LoongStore 大規模集群云存儲系統能夠幫助企業加速信息到價值的轉換，目前已經在互聯網、廣電、能源、電信等數據密集型行業幫助企業實現了突破性的價值。 產品主要應用行業與應用案例有：（ 1）互聯網：視頻， SNS 等，例如中國國家網絡電視臺（ CNTV），人人網，搜狐；（ 2）能源：大慶油田，中石油勘探開發研究院總院；（ 3）動漫和廣電：中影集團，教育電視臺等，《建黨偉業》、《建國大業》、《孔子》等大片的后期制作就是采用該存儲系統；（ 4）教育及其（ 5）軍工，航天等等領域。3 技術指標支持 PB 級的存儲容量規模，最大容量可超過 100PB；可提供幾十甚至上百 GByte/s 的聚合數據讀寫帶寬，而且性能可隨存儲規模的擴展而線性提升；可高效支持海量小文件的存儲和管理，單套系統可高效管理超過 500 億個文件，現有在線系統已經超過百億級文件數量規模，而且每天仍然以 2000-5000 萬個新文件的速度遞增，每天的下載量為 10-20 億個文件；可支持超過 2000 多個計算節點（或者應用節點）同時高效并發訪問同一套存儲系統；提供完全符合 POSIX 標準的文件級接口，支持全局共享訪問，無須加入第三方共享軟件。前端可同時部署 Linux、 Windows、 Mac 等異構計算節點。所有應用可不經過任何修改和移植即可使用存儲服務；支持在線擴展存儲容量，無需終止應用的正常服務，新增容量即插即用。同時提供在線數據遷移功能，擴容后可均衡所有設備上的存儲負載；內置數據高可用機制，一旦發現硬件故障將自動進行數據恢復，無需停止服務。除了能夠冗余磁盤故障之外，即使整個存儲服務器或者磁盤陣列故障都不影響應用正常服務也不會破壞應用數據。傳統存儲只能冗余磁盤故障；如果系統中正常設備上的空閑空間總和不少于故障設備上已經使用的空間即可進行數據恢復，無須加入新的設備，傳統存儲采用 RAID 機制必須加入新的存儲設備才能進行恢復。確保了系統無間斷持續運行；l 在線控制存儲設備的負載。在觀察到某塊存儲設備有異常現象時，可以在線手動禁止這塊磁盤的空間分配，設置后系統不再往被禁止分配空間的磁盤內寫入新的數據，原有的數據仍然可用。當設備正常時即可在線放開；提供主動數據遷移功能，方便硬件在線更換。當某些設備使用時間超過一定年限，或者是發現設備有安全隱患時，可以主動將該設備上的數據遷移到其它存儲設備，遷移完成后即可將設備移除下線，不影響應用的正常服務；簡易管理，通過單一圖形化界面即可管理和監控整個存儲系統；高硬件兼容性，既可以采用傳統的 SAN 或者盤陣作為存儲單元，也可以采用通用的存儲服務器進行構建，硬件選型范圍廣，成本低，適合用于構建海量的云存儲系統。

針對大中型計算集群，提供Windows圖形界面的計算任務啟動、暫停、終止及資源分配監控功能。可針對具體計算任務定制，支持上百個計算節點。圖形界面可以提供方便快捷的任務控制功能和直觀的資源狀況監控功能。可以根據用戶需求提供多種任務調度策略，包括最大性能調度、最節能調度和最少服務器使用等等。

成果簡介:隨著大數據分析、大規模視頻監控、大規模支付系統等如火如荼地展開，提 高大規信息處理 能力已經成為業界的追逐的焦點。計算機集群技術成為重要手 段并突飛猛進，如我曙光系列、天河系 列、IBM 深藍等超級計算機。這些高端 集群利用專用的計算節點、高速網路、特殊系統構成，具有成 本高、維護代價 高、運營成本貴等問題。利用普通的計算機、商業化的網絡、通用的軟件系統構 成的 普通計算機集群因其成本低、維護便宜，更適合廣泛地構建大規模集群處 理和服務系統。 GOOGLE、Baidu、阿里、

銀河麒麟高性能計算系統是在“銀河”/“天河”系列超級計算機研究成果的基礎上開發的適合中小規模應用需求的高性能計算系統。系統采用了自主研發的銀河麒麟操作系統和銀河麒麟高性能計算（HPC）套件，支持InfiniBand、萬兆高速計算網絡，支持國內外主流的高性能服務器、刀片服務器、海量存儲、高速網絡交換等硬件設備，提供資源管理、HPC集群管理、并行編譯、并行計算等功能，主要面向密碼算法、衛星遙感、氣象預報、生物醫藥、資源勘測、圖像處理等領域，滿足科學計算和海量數據處理。 產品特點 安全性 基于國內高安全等級的銀河麒麟國產操作系統，整體達到結構化保護級安全級別，同時支持國產飛騰CPU。 易用性 提供基于WEB的圖形管理接口，便于管理員進行資源管理、作業提交、監控管理、集群部署等操作。 自主安全 銀河麒麟HPC套件包括并行編譯、集群管理軟件，具有自主知識產權及良好的安全創新性。 高速互聯 采用高帶寬的并行多路串行傳輸技術，實現高密度、高可靠的互連子系統。 擴展性 全系統采用模塊設計，各模塊可以根據不同計算需求進行靈活擴展。

本發明屬于物理化學材料制備技術領域，具體涉及一種鑭摻雜鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛透明陶瓷的制備方法，先以MgO、Nb2O5、PbO、TiO2和La2O3為原料，用高能球磨法制備PMN-PT粉體，再用干壓成型或冷等靜壓工藝壓制陶瓷坯體，燒結后在氧氣氛條件下間歇抽真空保溫得到PMN-PT透明陶瓷。本發明的優點在于：（1）采用上述方法制備的PMN-PT陶瓷，具有不含焦綠石相的純鈣鈦礦相，致密度高，紅外波段透光率最高可達67%，接近其理論透光率。（2）本制備方法中采用高能球磨，而不是傳統工藝中的行星球磨，轉速快，得到的粉體粒徑小、成分均勻，而且耗時短。（3）使用廉價的普通燒結爐，采用一步燒結，降低粉體制備工藝耗時，可以制備復雜形狀透明陶瓷，適合工業化批量生產、成本低。新一代信息技術是當前國家十三五戰略規劃新興產業，也是山東省新舊動能轉化十大重點產業之一。在信息通信領域，電光開關、電光調制器是光通信領域的核心器件，而鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛基透明電光陶瓷則是開發上述器件的核心材料。鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛基透明電光陶瓷的專利技術與相關企業，如青島海泰光電技術有限公司、青島浦芮斯光電科技有限公司等單位，合作研發生產基于PMN-PT透明陶瓷的高性能電光器件，擴展其在光通信領域的應用，推進我國光通信網絡建設。也可和相關企業轉讓，實現產業化。