ITALIAN NATIONAL AGENCY
FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY
AND THE ENVIRONMENT
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Il Progetto CRESCO ed ENEA-GRID
Silvio Migliori
Responsabile Scientifico
Andrea Quintiliani Responsabile Amministrativo
ENEA-Dipartimento Tecnologie Fisiche e Nuovi Materiali (FIM)
Contenuto
L’Infrastruttura ENEA-GRID
Il
progetto CRESCO: i risultati scientifici ed i
“Laboratori Virtuali”
Una
infrastruttura Nazionale ICT a supporto dello
sviluppo del sistema “Paese”
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Ringraziamenti (1)







Ministero della Ricerca e dell’Università (MUR)
Direzione dell’ENEA
Capo Dipartimento Ing. Sandro Taglienti
Comitato Scientifico: J. Dongarra, A. Mathis, D.
Ferrari
Macrostruttura di progetto : Andrea Quintiliani, Vittorio
Rosato, Sandro Bologna
Collaboratori direttamente coinvolti : Giovanni Bracco,
Salvatore Podda, Samuele Pierattini, Pietro D’Angelo,
Daniele Remoli, Pasquale Cuomo, Francesco Beone,
Antonio Perozziello, Carlo Pinto, Gazziano Furini,Cristina
Baracca, Giorgio Mencuccini, Erminia Mattei, Gloria
Tabili, Nadia Mencucci, CaterinaVinci, Dante Giammattei,
Alessandro De Stefano,Vincenzo Colaci,, Matteo De Rosa
Il personale dell’Unità FIM-INFOGER coordinata da
Roberto Guadagni
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Ringraziamenti (2)






Il personale del Centro ENEA di Portici e il Direttore Ezio
Terzini
I ricercatori assegnisti di ricerca del progetto CRESCO
Università, Consorzi e Società Partner di progetto
Tutti i Ricercatori ENEA ed i rispettivi responsabili
coinvolti (circa 60 ricercatori dei Centri di Portici, Trisaia,
Brindisi)
Il personale delle unità dell’Ufficio di Presidenza coordinate
da Susanna Del Bufalo, Elisabetta Pasta e Diana Savelli
Il personale della ditta Computer Var e IBM per la
realizzazione dell’infrastruttura
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TELEMICROSCOPY & GRID - BASED COMPUTING
REMOTE ACCESS FOR DATA ACQUISITION AND ANALYSIS
By-Mark Ellisman
DATA ACQUISITION
DATA ANALYSIS
ADV.-COMP.-GRAPHICS
NETWORK
Cell Centered Data Base
“CCDB”
QuickTi me™ and a YU V420 codec decompressor are needed to see thi s pi ctur e.
IMAGING-INSTRUMENTS
COMP.-RESOURCES
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MULTI-SCALE-DATA-BASES
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ENEA-GRID


Nasce nel 1998 con 6 cluster geografici “ Quadrics Ape100”
Principali finalità
– Fornire ai ricercatori ENEA un ambiente unificato per l’utilizzo delle
risorse informatiche eterogenee distribuite nei diversi centri di calcolo o
Dipartimenti;
– Realizzare un’infrastruttura che avesse la possibilità di distribuire i livelli
di gestione e sviluppo conservandone l’unicità architetturale e di utilizzo;
– Integrarsi con le principali infrastrutture ICT nazionali ed internazionali
Application
Software
catalogs
User
Collective
Resource
Computers
ENEA-GRID
www.afs.enea.it/project/eneagrid
Sensor nets
Connectivity
Fabric
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Colleagues & 3D
Data archives
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ENEA-GRID from the user point of view

Main feature:
Access from any kind of connection
Sharing data in world wide areas (geographical file system AFS)
Access to the data from any kind of digital device client
Running any kind of programs
Access to National and International GRIDS
ENEA-GRID
–
–
–
–
–
Computers
Computers
Computers
Computers
Data archives
Computers
Sensor nets
Sensor nets
Software catalogs
Trisaia
Brindisi
Portici
Roma-1 Roma-2 Bologna
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(
EU…
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ENEA-GRID from application point of view

Potentiality:
–
–
–
–
–
Running all Software Model for any kind of computer architecture
Only one installation for each software for all geographical computers
All authorized users can have access the software from local site
Any application can share the data in the common geographical file system
All sensors can share the data easily using the geographical file systems
ENEA-GRID
Computers
Computers
Computers
Software Model 2
Rules
Software Model 3
Computers
Sensor nets
Sensor nets
Software Model 1
Software Model ..
Software catalogs
Trisaia
Brindisi
Portici
Roma-1 Roma-2 Bologna
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(
EU…
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ENEA GRID
WEB
ICA
Application Portal (ICA-Protocol)
Monitoring, Automatic recovery
Accaunting
Quality of service
Graphical User Interface
User programs and commercial codes
LSF multi-cluster as integrator
LSF
XTERM
AFS Geographical cross platform & File System
AIX
SGI
SUN
HP
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Win
Linux
Linux
Alpha
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…
A Simple view of ENEA GRID
WEB
ICA
User programs & commercial code
Graphic User Interface
LSF multi-cluster as integrator
Load LevelerTelnet
LSF
WEB
WEB
ICA
ICA
Cluster 5° ( Portici)
Graphic User Interface
Load Leveler
Telnet
User programs & commercial code
Graphic User Interface
LSF multi-cluster as integrator
LSF
Load Leveler
& File System
Telnet
LSF
AFS Geographical cross platform& File System
Cluster 6° ( Brindisi)
WEB
Cluster 2° (Casaccia)
ICA
WEB
ICA
WEB
User programs & commercial code
Graphic User Interface
LSF multi-cluster as integrator
Load Leveler
Telnet
LSF
AFS Geographical cross platform& File System
User programs & commercial code
Graphic User Interface
LSF multi-cluster as integrator
Load Leveler
Telnet
LSF
AFS Geographical cross platform& File System
ICA
User programs & commercial code
Graphic User Interface
LSF multi-cluster as integrator
Load Leveler
Telnet
LSF
AFS Geographical cross platform& File System
Cluster 1° ( Bologna)
Cluster 3° (Frascati)
Cluster 4° (Trisaia )
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10
I centri computazionali di ENEA-GRID
L'ENEA, Ente per le Nuove
tecnologie, l’Energia e l’Ambiente
Centro
di Brindisi
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Le principali presenze nel territorio
nazionale sono rappresentate da 12
centri di ricerca di cui 6 sono
corredati di infrastrutture
per il
calcolo scientifico e grafica 3D:
Bologna
Casaccia(Roma Nord)
Frascati
Trisaia (MT)
Portici (NA)
Brindisi
L’intera infrastruttura è progettata,
sviluppata e gestita dal Dipartimento
Fisica dei Materiali (FIM)
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Connessioni delle LAN ENEA alla rete GARR
L’ENEA gestisce in proprio le reti locali (LAN) su tutti I
centri mentre la connettività fra i centri (WAN) è garantita
dal “Consortium GARR” di cui l’ENEA è socio
ENEA & GARR
9 PoP, da 18 a 1000 Mbps
Centri ENEA-GRID
Brindisi (150 Mbps)
Bologna (30 Mbps)
Casaccia (100 Mbps)
Frascati (135 Mbps)
Portici
(2000 Mbps)
New Fibra Spenta
CRESCO-SCOPE
Trisaia (18 Mbps)
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Centri computazionali ENEA-GRID
Ispra
Saluggia
30
BOLOGNA
S.Teresa
#CPU/Core
CASACCIA
140
FRASCATI
Manfredonia
400
PORTICI
2750
90
45
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BRINDISI
TRISAIA
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RISORSE COMPUTAZIONALI ENEA-GRID
#CPU/Core
Gflops
AIX
>300
3000
Linux x86 32/64
>3000
25000
Linux IA64 (Altix)
64
300
IRIX
26
40
Frascati(8), Casaccia(4),
Portici(1),Trisaia(8), Brindisi(1),
Bologna(5)
Solaris
8
10
Trisaia(4), Casaccia(2), Bologna(2)
Windows 32/64
46
100
Mac OS X
14
60
OS
Frascati(258), Bologna(24),
Portici(18),Brindisi(2)
Frascati(140), Casaccia(54),
Portici(2700),Trisaia(20), Brindisi(84)
Casaccia
Frascati(4), Portici(34),Trisaia(4),
Brindisi(4)
Frascati(1), Trisaia(13)
I centri di calcolo e suppercalcolo di Portici (NA) , Brindisi e Trisaia (MT) sono stati
potenziati con i progetti PON TELEGRID (Avv. MIUR 68)CRESCO (Avv. MUR 1575)
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CRESCO in the Top500 List June 2008
Italy (06/2008)
90
CINECA
125
ENEA
131
ENI
135
CILEA
156
CINECA
226
Telecom
Jack Dongarra 2002
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GEANT
2009
pace.bologna.enea.it
dafne.casaccia.enea.it
sp5-1.frascati.enea.it
Kleos.portici.enea.it
Portici
infocal.trisia.enea.it
Gateway
to
EGEE & GRISU
Brindisi
Accesso
WEB
ercules.brindisi.enea.it
Accesso
Client
Accesso
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2000-2006 - www.cresco.enea.it [email protected]
www.afs.enea.it/project/eneagrid
Diretto
Avviso 1575
www.cresco.enea.it
La ENEA-GRID interopera con altre GRID
ENEA ha sviluppato la
soluzione “shared proxy”
EGEE
EFDA
•Conserva l’autonomia
architetturale interna
•Consente implementazioni
multipiattaforma
•In produzione in EGEE
GARR
GARR
Altri Enti e realtà
PI2S2
•In produzione per la rete GRISU
•Richiesto da EFDA per
l’accesso ad EGEE
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ENEA-GRID & GRISU & IGI
Ispra
IGI
Saluggia
Italian GRID Infrastructure
BOLOGNA
S.Teresa
CASACCIA
Manfredonia
FRASCATI
PORTICI
BRINDISI
TRISAIA
GRISU
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SPACI
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ENEA-GRID: Interoperabilità
L'interoperabiltà con gLite:
realizzata col metodo
SPAGO (Shared Proxy
Approach for Grid Objects):
una o piu' macchine proxy
gLite che condividono lo
spazio disco con i worker
node ENEA-GRID
GARR
GARR
ENEA-GRID
PI2S
2
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1575IES08, Napoli, May 27-29 2008
G. Bracco,
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Il progetto CRESCO
(PON 1575)
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Il Progetto CRESCO
Centro computazionale di RicErca sui Sistemi COmplessi
Linee di attività progettuali
LA1 Realizzazione del Polo di calcolo e sviluppo di
nuove funzionalità di GRID Computing
LA2 Sviluppo di tecnologie e modelli computazionali
per la descrizione di sistemi complessi di origine
biologica e di materiali innovativi
LA3 Sviluppo di modelli di simulazione ed analisi
delle Reti Tecnologiche complesse e delle loro
interdipendenze (energetiche, telecomunicazioni,
trasporti,…)
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N° 7 Scientific Relations

Session 1
 Impact
of a two-way grid refinement at the Strait of Gibraltar on the
thermohaline circulation of the Mediterranean Sea
 Porting
the MIT-Global Circulation Model on the Cell section of the CRESCO
System

Session 2
 Parallel
implementations of Genetic Algorithms for parameters estimate of
metabolic pathways
 Materials
for hydrogen storage: ab-initio Molecular Dynamics study in the
ENEA-GRID environment
 Session
3
 Numerical
Simulation of Turbulent Combustion on CRESCO Platform
 ENEA-GRID and gLite Interoperability: robustness of SPAGO approach
 New ENEA-GRID Integrated Support Services for CRESCO
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N° 16 Poster CRESCO
1.
Software tools for monitoring ENEA GRID with CRESCO cluster integration.
2.
Parallel programming in Matlab environment on CRESCO cluster, interactive and
batch mode.
3.
Parallel implementations of the genetic algorithm for parameters estimate of
metabolic pathways.
4.
OpenFOAM and Fluent features in CFD simulations on CRESCO High Power
Computing system.
5.
Laser scanner technologies and 3D models integration: analysis and
methodological approach.
6.
Web Crawling on ENEA GRID infrastructure to perform Web Archive.
7.
A new metric to describe the efficiency of data communication networks.
8.
Applications of imaging analysis to tokamak fusion plasma by enea- grid
technologies
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Poster CRESCO
9.
CUDA based implementation of parallelized Pollard’s Rho algorithm for ECDLP
10.
Numerical and Statistical tools for images analysis based on the database from
Frascati Tokamak Upgrade.
11.
Interdependencies among critical infrastructures.
12.
CRESCO HPC system integrated into ENEA grid environment
13.
Analysing a large Telecommunications Network on failure/repair sequences by NS2
simulation on a computational grid.
14.
Visualization of 3D laser scanner data from an archeological site using
openscenegraph in ENEA-Grid environment.
15.
Models and tools for the evaluation of service availability of interconnected
networks.
16.
MAGO Monitoring all Grid Objects
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Stand CRESCO
 Accesso
sistema CRESCO/ENEA-GRID
 Visualizzazione
 Descrizioni
3D dati scientifici
generali attività ENEA-GRID
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Il Progetto CRESCO
Centro computazionale di RicErca sui Sistemi COmplessi

Potenziamento delle funzioni tradizionali dell’ENEA

la ricerca – sarà fornito supporto (di tipo sia capacity che

la formazione – potranno essere potenziate le attività di
capability), attraverso l’utilizzo dell’infrastruttura di calcolo, ad
attività di ricerca già in corso di svolgimento nell’Ente nell’ambito
delle linee programmatiche esistenti; tali attività potranno anche
avere una focalizzazione di natura industriale;
formazione, in collaborazione con alcune sedi universitarie, al fine
di supportare la diffusione delle metodologie sviluppate all’interno
del Polo Multidisciplinare negli ambiti tematici oggetto di studio e
ricerca, con positive ricadute anche nella creazione di percorsi
formativi adatti al successivo reclutamento di personale;

il trasferimento tecnologico – verranno istituiti percorsi ed
attivati idonei strumenti per favorire l’applicazione industriale delle
tecnologie sviluppate, anche ricorrendo alla collaborazione di
idonei partner (“industrial-exploitation partner”).
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Macrostruttura del progetto
Sandro TAGLIENTI
Direttore
INFO FIM
Direttore
dipartimento
Comitato Scientifico
Prof. Jack Dongarra
Prof. Domenico Ferrari
Prof. Agostino Mathis
Silvio MIGLIORI
Resp. Scientifico
Andrea QUINTILIANI
Resp. Amministrativo
Silvio MIGLIORI
Coord. LA1
Comunicazione e Mktg
(TBD)
Vittorio ROSATO
Coord. LA2
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Sandro BOLOGNA
Coord. LA3
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Partner di progetto















Università di Salerno
Università di Catania
Università di Lecce
Università di Palermo
Università Campus Biomedico
Università del Piemonte Orientale
Università di Roma “Tor Vergata”
Università di Roma “La Sapienza”
Consorzio Interuniversitario ECONA
Consorzio Interuniversitario CASPUR
Consorzio CRIAI
Consorzio CETMA
Centro di ricerca CERI
Parco Scientifico e Tecnologico della Sicilia
Soc. Ylichron (spin-off ENEA)
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Struttura a blocchi del sistema HPC CRESCO
Sistema backup
SERVER BACKUP
IB
Interconnessione InfiniBand
4XDDR
Sezione 1
Sezione 2
(Grande Memoria)
(Alto Parallelismo)
42 Nodi SMP IBM
x3850-M2 con 4
Xeon Quad-Core
Tigerton E7330
(32/64 GByte RAM
2.4GHz/
1066MHz/6MB L2)
per un totale di 672
core Intel
Tigerton
256 Nodi blades
IBM HS21 con 2
Xeon Quad-Core
Clovertown E5345
(2.33GHz/1333MH
z/8MB L2), 16 GB
RAM per un totale
di 2048 core Intel
Clovertown
IB
3 Nodi IBM 3650
FC
SERVER GPFS
4 Nodi IBM 3650
FC
300 TByte
IBM Tape Library
TS3500 con 4 drive
Sistema Dischi
ad alta velocità
2 GByte/s
160 TByte
IBM/DDN 9550
Sezione 3
(Speciale)
4 Nodi blades IBM
QS21 con 2 Cell BE
Processors 3.2 Ghz
each.
6 Nodi IBM x3755, 8
Core AMD 8222 con
una scheda FPGA
VIRTEX5
4 Nodi IBM x 3755,
8 core AMD 8222 con
schede NVIDIA
Quadro FX 4500 X2 4
Nodi windows 8
core 16 Byte RAM
Doppia Intercconnessione a 1 Gbit
1 Rete a 1 Gbit di gestione
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35 Nodi di Servizio
Server di :
•Front-end
•insallazione
•AFS
•…
4x10 Gbits
Portici
LAN
2000 Mbits
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S
C
P
E
GARR
(WAN)
Rete INFINBAND CRESCO
SM (ACTIVE)
SM (standby
SFS-7000D (D)
SFS-7000D (e)
SFS 7000D
(2)
(2)
(4)
(4)
(2)
(4)
(4)
(2)
(4)
(2)
(2)
SFS 7000D
(4)
(4)
SFS 7000D
(4)
4 X FRONT END
GRAFICI
SFS 7012-144-P
4 X FRONT END
GRAFICI
SFS-7024-288P
4X FRONT END
(4)
(4)
4X FRONT END
42 X 3850M2
10 X 3755
4X HS21
4 QS21
252 X HS21
SECTION 2
BACK-UP
2X GPFS NODE
(4)
(2)
2X
NODE
2XGPFS
GPFS NODE
FC
SECTION 1
SECTION 3
SECTION 4
FC
InfiniBand 4x DDR 20 Gb/s
STORAGE IBM DCS 9550
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1575IES08, Napoli, May 27-29 2008
G. Bracco,
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Sala Calcolo CRESCO
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Particolari HPC CRESCO
Sezione 1 & 3
Sala controllo
Corridoio Caldo
Sezioni 1 &2
RETI: IB/GB
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Sezione 2 & DDN
Sistema backup
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ENEA-GRID & CRESCO
Il supercalcolatore CRESCO è
integrato in ENEA-GRID
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ENEA-GRID & CRESCO
Monitoring
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ENEA-GRID & CRESCO
Support / Seminars
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Le potenzialità computazionali
ENEA-GRID & CRESCO
Un sistema eterogeneo con più di 3000 CPU/core
Codici
Risorsa
seriali
Sezione 1 & ENEA-GRID
paralleli fortemente accoppiati
Sezione 2
paralleli debolmente accoppiati
Sezione 1, 2, ENEA-GRID
costituiti da più codici paralleli
Sezione 1, 2, Sezione 1+2
speciali ( FPGA, GB, CELL)
Sezione 3
windows (seriali e paralleli)
Sezione 3
non disponibili per LINUX
ENEA-GRID
con Data Base di grandi
dimensioni
Sezione 1,2,3 e GPFS
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ENEA-GRID & i Laboratori Virtuali
ENEA
Li
Università e
altri Enti di
ricerca
Imprese
Schema concettuale dei Laboratori Virtuali supportati dall’infrastruttura
ENEA-GRID potenziata dal sistema HPC del progetto CRESCO
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Sicurezza ENEA
Utente presso la sede
industriale
Sicurezza industriale
Esempio di utilizzo industriale
di FLUENT sulla GRID-ENEA
Opzioni di sottomissione
Opzioni Fluent:
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Attività CFD sul GRID ENEA (1)
Aviogroup: test di un’applicazione industriale
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Test per la simulazione distacco I- II stadio VEGA
(Tipo di calcolo HPC)
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Attività CFD sul GRID ENEA (2)
Un set di 3 analisi CFD è stato dedicato al calcolo del carico radiativo sulla
base del 1° stadio del Vega in diverse condizioni di volo.
E’ stato adottato un approccio bi-fase (fase gassosa + particelle solide di
allumina) con il modello radiativo.
Tempo macchina per 1 CFD [gg]
Celle di calcolo
AVIO hardware
(4CPU)
ENEA Grid
(8CPU)
Guadagno
tempo
[%]
400,000
15
7
53%
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Attività CFD sul GRID ENEA(3)
E’ stata realizzata un’analisi CFD per valutare l’interazione meccanica tra
le particelle di allumina e la parte di sommergenza dell’ugello all’interno del
motore del 3° stadio del lanciatore Vega.
Tempo macchina per 1 CFD [gg]
Celle di calcolo
AVIO hardware
(4CPU)
ENEA Grid
(8CPU)
Guadagno
tempo
[%]
1,500,000
25
10
60%
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Sperimentazione in corso sul GRID-ENEA con
PMI e Consorzi
CETMA
Simulazione flussi di aria nei vagoni ferroviari
(Tipo di calcolo HPC)
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Sperimentazione in corso sul GRID ENEA con
PMI e Consorzi
CETMA
Simulazioni particolari di un CATAMARANO
(Tipo di calcolo HPC)
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Centro di Progettazione, Design & Tecnologie dei Materiali
CFD case study 2: hydro-dynamics analyses of Fast Ship T-Foil system
T-Foil
3D Model: trimaran + T-foil
Detail of T-foil mesh
Mesh: 15 Millions of cells with
dimensions ranging from 1 mm to 550
mm
Need of HPC: ENEA GRID
The analyses were carried out using
16 CPUs on ENEA GRID with a total
running time of 70 h.
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Avviso 1575
Results: pressure contour (Pa): flap 0° , cruising speed 31.5 knots
Modello concettuale per il sistema produttivo
Richieste delle imprese
•Sicurezza dei dati
•Qualità del servizio
•Strumenti Competitivi
•Proprietà Intellettuale
•Gestione Licenze
Canale dedicato industria A
GRISU
Sistema GRID
•Potenziare le Competenze
•Sviluppare l’offerta di servizi
•Garantire l’Interoperabilità
•Infrastrutture H/S & HPC
•Connettività adeguata
EGEE
INFN_GRID
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CRESCO per la FUSIONE EUROPEA
IB
Cresco 25 Tflops di picco
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Sistema per lo sviluppo e test dei codici
per la fusione termonucleare controllata
per ITER (Finaziamento EFDA)
1 Tflops di picco
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ENEA GRID and experimental facilities
DNA Sequence
system
( ABI Prism 3700)
Trisaia
DB_2
ENEA GRID
Controlled Nuclear Fusion:
FTU
Frascati Tokamak Upgrade
Video Acquisition
CPUS
DB_1
WEB
ICA
SSH
DB_3
Electron Microscope
(Brindisi)
300 KeV (sept. 2004)
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ITALIAN NATIONAL AGENCY
FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY
AND THE ENVIRONMENT
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