作者：Steve Travis，Chassis Plans 技術和商業顧問

多年來，軍方對高性能計算 (HPC) 平臺的需求不斷增長。過去，生成 PB 級數據的數據收集活動（例如衛星成像或無人機 (UAV) 傳感器饋送）可能需要數小時到數天的處理時間，或者在遙遠的位置發送和處理，從而浪費寶貴的時間. 通過提供并行處理技術來解決加固平臺中的復雜計算問題，HPC 計算機可以部署到“戰區”位置，并徹底改變了當今作戰人員的數據采集和分析。

高性能計算 (HPC) 利用并行而非串行處理來運行高級軟件應用程序。它用于通過使用計算機建模、模擬和分析來解決高級數學計算和執行數據處理。HPC 系統通過其獨特的同步并行處理能力提供持續的性能。

大多數 HPC 系統都是圍繞單 CPU 或雙 CPU 以及一個或多個圖形處理單元 (GPU) 構建的。GPU 在 HPC 性能中起著至關重要的作用，因為它們可以承擔最極端的計算，讓 CPU 來完成運行操作系統和基本系統應用程序的幕后工作。

CPU 和 GPU 之間的內核差異：每個 GPU 可以提供比典型多核處理器多數百甚至數千個內核。

CPU 由最適合用于串行處理的幾個內核組成，而 GPU 包含數千個小內核，這些內核設計用于在大規模并行架構中處理線程數據。這些核心中的每一個都可以同時與數千個其他核心并行處理小塊數據。復雜的數學計算可以被分解、求解，然后以指數速度比基于串行多核的 CPU 計算機更快地重新組合。當與為利用并行處理而編寫的軟件結合使用時，與串行處理相比，性能可以提高 12 倍到 40 倍甚至更高。

全新機箱計劃加固型機架式 5U 機箱可在單個封裝中支持多達 4 個 NVIDIA Tesla GPU，以實現高性能圖形處理。

主要優勢：

地理空間智能：使用專門設計的軟件和 HPC 系統，可以在幾秒鐘內而不是過去的幾天內繪制大面積地圖。繪制城市等大區域的地圖涉及能夠提取、表示、建模和解釋衛星圖像特征的高級算法。基于 GPU 的系統的并行處理能力允許算法以極快的速度處理圖像。例如，今天基于 GPU 的系統和軟件可以使用衛星圖像在不到 20 秒的時間內詳細繪制一個 200 平方英里的城市，包括所有建筑物和道路。

視頻和圖像處理：一臺速度極快的雙 CPU 計算機可以僅以每秒 15 幀左右的速度分析單個高清 (1080p) 視頻流。通過在服務器平臺上僅添加一個 GPU，它將使視頻處理軟件的速度提高 12 倍。這個數字也可以通過向計算機添加額外的 GPU 來增加。這種并行處理能力的提升可以將分析 24 小時高清 (1080p) 視頻所需的時間減少到 1 小時以下。這使軍方能夠以更快的速度和更高的準確性識別安全威脅或感興趣的目標。

圖像增強：HPC 系統可用于圖像增強應用，以揭示衛星或無人機圖像中先前隱藏的數據。并行處理允許使用實時圖像穩定和增強技術來清理視頻源。將這些計算機部署在現場，而不必將數據傳輸或傳輸回遠程位置以進行進一步分析，增加了一個可以實時處理和理解信息的新維度。

HPC 系統利用軟件進行圖像增強，例如正射校正（修改圖像以獲得地形浮雕并校正鏡頭的失真和相機傾斜）和“全景銳化”，通過組合生成高質量、高分辨率的圖像高分辨率黑白圖像和中等分辨率彩色圖像。這兩種技術都需要大量的數學處理，并且需要超級計算機類型的處理能力。僅使用 CPU，此類過程可能需要幾分鐘到幾小時才能完成。與僅基于 CPU 的系統相比，HPC/GPU 解決方案可以將這些算法的正射校正速度提高 12 倍，將全色銳化速度提高 40 倍。

加固型 HPC在過去的 18 年中，Chassis Plans設計了加固型計算機，這些計算機滿足現場部署設備的軍用標準。加固領域側重于沖擊、振動、溫度以及吹沙和揚塵。所有系統外殼均由鋁制成，具有強度和重量減輕的特性。可密封的前門可保護系統控制并包括現場可更換/可清潔的空氣過濾器。

在內部，一個壓緊支架從多個點固定所有 GPU 板，使板穩定在其插槽中。電纜組件經過仔細布線以確保沒有摩擦，并且內置服務回路以避免電纜連接的張力并實現最大的氣流路由。

新型機箱計劃 M5U-22 高性能計算機基于堅固的 5U 外殼，旨在滿足各種地面、車輛、船上和飛機安裝的環境要求。

Chassis Plan 的專利Syscool 熱管理系統用于精確控制系統溫度，由熱管理板、高平均無故障時間 (MTBF) 冷卻風扇和實時監控計算機內部溫度的熱敏電阻網絡組成并相應地調整風扇速度。

SWaP 優勢SWaP 是“尺寸、重量和功率”的軍用首字母縮寫詞，是當今軍隊非常重要的產品特性。通過將最新的 GPU 技術引入堅固耐用的平臺，可以實現多種 SWaP 優勢。SWaP 的所有三個要素都會因減少應用程序所需的部署計算機數量而受到影響，從而釋放寶貴的機架空間。?

物理計算機的減少會降低整個平臺的重量，這可能意味著減少數百磅。節電也可以減少數千瓦。在比較尺寸、重量和功率優勢時，HPC 配置顯然是贏家。

通過專門的工程和產品支持，Chassis Plans可以根據客戶的具體應用提供平臺解決方案。這一過程始于了解客戶對各種應用的環境要求，從陸基車輛、船上應用到飛機應用。

通過對多種COTS硬件路徑進行各種機械和電氣更改和升級，客戶可以與工程團隊協商，定制高性能混凝土解決方案，最大限度地提高性能、耐用性和價格點。最終系統有五年保修期。

審核編輯 黃昊宇