რომელ წელს შეიქმნა პირველი სუპერკომპიუტერი? სუპერ კომპიუტერი სუპერ კომპიუტერის კონცეფცია სუპერ კომპიუტერის მიზნები სუპერ კომპიუტერის მუშაობის მახასიათებლები სუპერ კომპიუტერის პროგრამული უზრუნველყოფა თანამედროვე სუპერ კომპიუტერების არქიტექტურა. როგორია ეკრანი Honor ტელეფონზე?
ადამიანების უმეტესობა სიტყვა "კომპიუტერს" უპირველეს ყოვლისა პერსონალურ კომპიუტერებს უკავშირებს, რაც დღეს შეიძლება ნახოთ არა მხოლოდ ნებისმიერ ოფისში, არამედ ბევრ ბინაში. თუმცა, არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ კომპიუტერი არის მხოლოდ კომპიუტერული სამყაროს ნაწილი, სადაც არის ბევრად უფრო ძლიერი და რთული გამოთვლითი სისტემები, რომლებიც მიუწვდომელია საშუალო მომხმარებლისთვის.
ალბათ ბევრს სმენია კომპიუტერის შესახებ, სახელად Deep Blue, რომელმაც 1997 წელს თავად გარი კასპაროვი დაამარცხა. ინტუიციურად ნათელია, რომ ასეთი მანქანა არ შეიძლება იყოს მარტივი პერსონალური კომპიუტერი. კიდევ ერთი მაგალითია შიდა MVS-1000 კომპიუტერი, რომლის სიმძლავრეა 200 მილიარდი ოპერაცია წამში, რომელიც ახლახან დამონტაჟდა მოსკოვის უწყებათაშორის სუპერკომპიუტერულ ცენტრში. გარდა ამისა, პერიოდულად პრესაში ვრცელდება ინფორმაცია რუსეთში კომპიუტერული ტექნიკის უკანონო მიწოდების შესახებ, რომელიც ექვემდებარება ამერიკის მთავრობის ემბარგოს.
ბევრისთვის ასეთი კომპიუტერები რჩება დალუქულ საიდუმლოდ, გარშემორტყმული ასოციაციების ჰალოებით რაღაც ძალიან დიდთან: უზარმაზარი ზომები, უკიდურესად რთული ამოცანები, დიდი ფირმები და კომპანიები, წარმოუდგენელი სიჩქარე და ა.შ. ერთი სიტყვით, სუპერკომპიუტერი, რაღაც შორეული და მიუწვდომელი. იმავდროულად, თუ ოდესმე გამოგიყენებიათ ინტერნეტში სერიოზული საძიებო სისტემების სერვისები, თქვენ ამის ცოდნის გარეშე გქონდათ საქმე სუპერკომპიუტერის ტექნოლოგიების ერთ-ერთ აპლიკაციასთან.
რა არის სუპერკომპიუტერი?
ითვლება, რომ სუპერკომპიუტერები არის კომპიუტერები მაქსიმალური ეფექტურობით. თუმცა, კომპიუტერული ინდუსტრიის სწრაფი განვითარება ამ კონცეფციას ძალიან, ძალიან ფარდობითს ხდის: რასაც ათი წლის წინ სუპერკომპიუტერი შეიძლება ეწოდოს, დღეს ამ განმარტებას აღარ ექვემდებარება. 70-იანი წლების დასაწყისის პირველი სუპერკომპიუტერების შესრულება შედარებული იყო ტრადიციული Pentium პროცესორებზე დაფუძნებული თანამედროვე კომპიუტერების მუშაობასთან. დღევანდელი სტანდარტებით, არც ერთი და არც მეორე, რა თქმა უნდა, სუპერკომპიუტერებს არ ეკუთვნის.
ნებისმიერ კომპიუტერში, ყველა ძირითადი პარამეტრი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ძნელი წარმოსადგენია უნივერსალური კომპიუტერი, რომელსაც აქვს მაღალი წარმადობა და მწირი ოპერატიული მეხსიერება, ან უზარმაზარი ოპერატიული მეხსიერება და მცირე დისკის ადგილი. აქედან გამომდინარე მარტივი დასკვნა: სუპერ-კომპიუტერი არის კომპიუტერი, რომელსაც აქვს არა მხოლოდ მაქსიმალური შესრულება, არამედ RAM და დისკის მეხსიერების მაქსიმალური რაოდენობა სპეციალიზებულ პროგრამულ უზრუნველყოფასთან ერთად, რომლითაც შესაძლებელია ამ მონსტრის ეფექტურად გამოყენება.
მათ არაერთხელ სცადეს სუპერკომპიუტერებისთვის უნივერსალური განმარტებები მიეცათ – ხან სერიოზული, ხან ირონიული აღმოჩნდნენ. მაგალითად, ერთხელ იყო შემოთავაზებული, რომ მანქანა, რომელიც იწონის ერთ ტონაზე მეტს, უნდა ჩაითვალოს სუპერკომპიუტერად. რამდენიმე წლის წინ შემოგვთავაზეს შემდეგი ვარიანტი: სუპერკომპიუტერი არის მოწყობილობა, რომელიც ამცირებს გამოთვლის პრობლემას შეყვანის/გამოსვლის პრობლემამდე. სინამდვილეში, ამოცანები, რომელთა გამოთვლას ადრე დიდი დრო სჭირდებოდა, მყისიერად სრულდება სუპერკომპიუტერზე და ახლა თითქმის მთელი დრო იხარჯება მონაცემთა შეყვანისა და გამოტანის უფრო ნელ პროცედურებზე, რომლებიც ჩვეულებრივ შესრულებულია იმავე სიჩქარით.
რა არის თანამედროვე სუპერკომპიუტერი? დღეს ყველაზე ძლიერი კომპიუტერი არის Intel ASCI RED სისტემა, რომელიც შექმნილია აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტისთვის. ამ სუპერკომპიუტერის შესაძლებლობების წარმოსადგენად საკმარისია ითქვას, რომ ის აერთიანებს 9632 (!) Pentium Pro პროცესორს, აქვს 600 გბ-ზე მეტი ოპერატიული მეხსიერება და ჯამური შესრულება 3200 მილიარდი ოპერაცია წამში. ადამიანს 100 000 წელი დასჭირდება იმისთვის, რომ თუნდაც კალკულატორით შეასრულოს ყველა ის ოპერაცია, რასაც ეს კომპიუტერი აკეთებს სულ რაღაც 1 წამში!
ასეთი გამოთვლითი სისტემის შექმნა ჰგავს მთელი ქარხნის აშენებას საკუთარი გაგრილების სისტემებით, უწყვეტი დენის მიწოდებით და ა.შ. გასაგებია, რომ ნებისმიერი სუპერკომპიუტერი, თუნდაც უფრო ზომიერი კონფიგურაციის შემთხვევაში, უნდა ღირდეს მილიონ აშშ დოლარზე მეტი: უბრალოდ გასართობად, შეაფასეთ რამდენი ღირს, ვთქვათ, მხოლოდ 600 GB ოპერატიული მეხსიერება? ბუნებრივი კითხვაა: რა ამოცანებია იმდენად მნიშვნელოვანი, რომ მათ სჭირდებათ მრავალმილიონდოლარიანი კომპიუტერები? ან კიდევ ერთი: რა ამოცანებია ისეთი რთული, რომ კარგი Pentium III არ არის საკმარისი მათი გადასაჭრელად?
გვჭირდება სუპერკომპიუტერები?
გამოდის, რომ არსებობს მთელი რიგი სასიცოცხლო პრობლემები, რომლებიც უბრალოდ ვერ გადაიჭრება სუპერკომპიუტერული ტექნოლოგიების გამოყენების გარეშე.
ავიღოთ, მაგალითად, შეერთებული შტატები, რომელსაც წელიწადში ორჯერ ხვდება დესტრუქციული ტორნადოები. ისინი ანადგურებენ ქალაქებს მათ გზაზე, ატარებენ მანქანებსა და ავტობუსებს ჰაერში და ადიდებენ მდინარეებს ნაპირებიდან, რითაც იტბორებიან გიგანტური ტერიტორიები. ტორნადოებთან ბრძოლა ამერიკის ბიუჯეტის მნიშვნელოვანი ნაწილია. მხოლოდ ფლორიდის შტატმა, რომელიც ახლოსაა ამ ტორნადოების წარმოშობასთან, ბოლო წლებში 50 მილიარდ დოლარზე მეტი დახარჯა ხალხის გადასარჩენად სასწრაფო დახმარებაზე. მთავრობა არ იშურებს ხარჯებს ტექნოლოგიის დანერგვაზე, რომელიც შესაძლებელს გახდის ტორნადოს გარეგნობის პროგნოზირებას და სად წავა ის.
როგორ გამოვთვალოთ ტორნადო? ცხადია, ამისთვის საჭიროა ადგილობრივი ამინდის ცვლილების პრობლემის გადაჭრა, ანუ ჰაერის მასების გადაადგილებისა და სითბოს განაწილების პრობლემა გარკვეულ რეგიონში. პრინციპში ეს არ არის რთული, მაგრამ პრაქტიკაში ორი პრობლემა ჩნდება. პრობლემა პირველი: იმისათვის, რომ შეამჩნიოთ ტორნადოს გამოჩენა, აუცილებელია გამოთვლების ჩატარება მისი ფორმირებისთვის დამახასიათებელ ზომებზე, ანუ დაახლოებით ორი კილომეტრის მანძილზე. მეორე სირთულე დაკავშირებულია საწყისი და სასაზღვრო პირობების სწორად დაყენებასთან. ფაქტია, რომ თქვენთვის საინტერესო რეგიონის საზღვრებზე ტემპერატურა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა ხდება მეზობელ რეგიონებში. შემდგომი მსჯელობისას, ადვილი მისახვედრია, რომ ჩვენ ვერ გადავჭრით ტორნადოს პრობლემას მთელ დედამიწაზე კლიმატის შესახებ მონაცემების გარეშე. პლანეტაზე კლიმატის გამოთვლა შესაძლებელია, რაც ყოველ დღე კეთდება ყველა ქვეყანაში საშუალოვადიანი ამინდის პროგნოზის შედგენისთვის. თუმცა, ხელმისაწვდომი რესურსები იძლევა გამოთვლების საშუალებას მხოლოდ ძალიან დიდი ნაბიჯებით - ათობით და ასობით კილომეტრით. ცხადია, რომ ასეთ პროგნოზს ტორნადოების წინასწარმეტყველებასთან არანაირი კავშირი არ აქვს.
აუცილებელია ორი ერთი შეხედვით ცუდად თავსებადი ამოცანის შერწყმა: გლობალური გაანგარიშება, სადაც ნაბიჯი ძალიან დიდია და ლოკალური, სადაც ნაბიჯი ძალიან მცირეა. ეს შეიძლება გაკეთდეს, მაგრამ მხოლოდ მართლაც ფანტასტიკური გამოთვლითი რესურსების შეგროვებით. დამატებითი სირთულე ის არის, რომ გამოთვლები არ უნდა გაგრძელდეს 4 საათზე მეტს, რადგან 5 საათის შემდეგ ამინდის სურათი მთლიანად ბუნდოვანია და ყველაფერი, რაც თქვენ გამოთვალეთ, აღარ აქვს საერთო რეალობასთან. აუცილებელია არა მხოლოდ უზარმაზარი რაოდენობის მონაცემების დამუშავება, არამედ ამის გაკეთება საკმაოდ სწრაფად. ამის გაკეთება მხოლოდ სუპერკომპიუტერებს შეუძლიათ.
ამინდის პროგნოზი შორს არის სუპერკომპიუტერების გამოყენების ერთადერთი მაგალითისგან. დღეს სეისმური ძიება, ნავთობისა და გაზის ინდუსტრია, საავტომობილო ინდუსტრია, ელექტრონული მოწყობილობების დიზაინი, ფარმაკოლოგია, ახალი მასალების სინთეზი და მრავალი სხვა ინდუსტრია მათ გარეშე შეუძლებელია.
ამრიგად, Ford-ის თქმით, ავარიული ტესტების ჩასატარებლად, რომელშიც რეალური მანქანები ეჯახებიან ბეტონის კედელს, პარალელურად გაზომავენ საჭირო პარამეტრებს, გადაიღებენ და შემდეგ ამუშავებენ შედეგებს, დასჭირდება 10-დან 150-მდე პროტოტიპი ყოველი ახალი მოდელისთვის. ამ შემთხვევაში მთლიანი ხარჯები 4-დან 60 მილიონ დოლარამდე იქნება. სუპერკომპიუტერების გამოყენებამ პროტოტიპების რაოდენობა ერთი მესამედით შეამცირა.
სუპერკომპიუტერები დაეხმარნენ ცნობილ კომპანია DuPont-ს ქლოროფტორნახშირბადის შემცვლელი მასალის სინთეზირებაში. საჭირო იყო ისეთი მასალის პოვნა, რომელსაც ჰქონდა იგივე დადებითი თვისებები: აალებადი, კოროზიის წინააღმდეგობა და დაბალი ტოქსიკურობა, მაგრამ დედამიწის ოზონის შრეზე მავნე ზემოქმედების გარეშე. ერთ კვირაში საჭირო გამოთვლები განხორციელდა სუპერკომპიუტერზე, რომლის საერთო ღირებულება დაახლოებით 5 ათასი დოლარია. DuPont-ის ექსპერტების აზრით, ტრადიციული ექსპერიმენტული კვლევის მეთოდების გამოყენებას დასჭირდება 50 ათასი დოლარი და დაახლოებით სამი თვის სამუშაო - და ეს არ ითვალისწინებს დროს საჭირო ნივთიერების საჭირო რაოდენობის სინთეზს და გაწმენდას.
რატომ ითვლის სუპერკომპიუტერები ასე სწრაფად?
ასე რომ, ჩვენ ვხედავთ, რომ დღეს ჩვენ ნამდვილად არ შეგვიძლია სუპერკომპიუტერების გარეშე. კიდევ ერთი კითხვა რჩება გასარკვევი: რატომ ითვლიან ასე სწრაფად? ეს შეიძლება იყოს განპირობებული, პირველ რიგში, ელემენტის ბაზის შემუშავებით და, მეორეც, ახალი გადაწყვეტილებების გამოყენებით კომპიუტერული არქიტექტურაში.
შევეცადოთ გაერკვნენ, ამ ფაქტორებიდან რომელია გადამწყვეტი რეკორდული შედეგის მისაღწევად. მოდით მივმართოთ ცნობილ ისტორიულ ფაქტებს. მსოფლიოს ერთ-ერთ პირველ კომპიუტერზე, EDSAC-ზე, რომელიც გამოჩნდა 1949 წელს კემბრიჯში და ჰქონდა საათის დრო 2 მიკროწამი (2·10-6 წამი), შესაძლებელი იყო 2n არითმეტიკული მოქმედების შესრულება 18n მილიწამში, ანუ საშუალოდ. 100 არითმეტიკული ოპერაცია წამში. მოდით შევადაროთ თანამედროვე Hewlett-Packard V2600 სუპერკომპიუტერის ერთ გამოთვლით კვანძს: საათის დრო არის დაახლოებით 1,8 ნანოწამი (1,8 10-9 წამი), ხოლო მაქსიმალური შესრულება არის დაახლოებით 77 მილიარდი არითმეტიკული ოპერაცია წამში.
რა ხდება? ნახევარ საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში, კომპიუტერის მუშაობა შვიდას მილიონჯერ გაიზარდა. ამავდროულად, შესრულების მომატება, რომელიც დაკავშირებულია საათის ციკლის დროის შემცირებასთან 2 მიკროწამიდან 1,8 ნანოწამამდე, არის მხოლოდ 1000-ჯერ. დანარჩენი საიდან მოვიდა? პასუხი აშკარაა - კომპიუტერული არქიტექტურის ახალი გადაწყვეტილებების გამოყენებით. მათ შორის მთავარი ადგილი უკავია მონაცემთა პარალელური დამუშავების პრინციპს, რომელიც განასახიერებს რამდენიმე მოქმედების ერთდროული (პარალელური) შესრულების იდეას.
არსებობს პარალელური დამუშავების ორი მეთოდი: ფაქტობრივი პარალელური და მილსადენი. ორივე მეთოდი სრულიად ინტუიციურია, ამიტომ ჩვენ მხოლოდ მცირე განმარტებებს გავაკეთებთ.
პარალელური დამუშავება
სიმარტივისთვის დავუშვათ, რომ გარკვეული მოწყობილობა ასრულებს ერთ ოპერაციას საათის ციკლში. ამ შემთხვევაში, ასეთი მოწყობილობა შეასრულებს ათას ოპერაციას ათასი საათის ციკლში. თუ არსებობს ხუთი იდენტური დამოუკიდებელი მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ერთდროულად იმუშაოს, მაშინ ხუთი მოწყობილობის სისტემას შეუძლია შეასრულოს იგივე ათასი ოპერაცია არა ათასი, არამედ ორასი საათის ციკლში. ანალოგიურად, N მოწყობილობების სისტემა შეასრულებს იგივე სამუშაოს 1000/N ციკლში. მსგავსი მაგალითები შეიძლება მოიძებნოს ცხოვრებაში: თუ ერთი ჯარისკაცი თხრის თხრილს 10 საათში, მაშინ იგივე შესაძლებლობების მქონე ორმოცდაათი ჯარისკაცის ასეული, რომელიც ერთდროულად მუშაობს, 12 წუთში გაუმკლავდება იმავე სამუშაოს - პარალელურობის პრინციპი მოქმედებაში!
სხვათა შორის, მონაცემთა ნაკადების პარალელურად დამუშავების პიონერი იყო აკადემიკოსი A. A. Samarsky, რომელმაც 50-იანი წლების დასაწყისში შეასრულა ბირთვული აფეთქებების სიმულაციისთვის საჭირო გამოთვლები. სამარსკიმ ეს პრობლემა მოაგვარა ბადის მეთოდის გამოყენებით, რამდენიმე ათეული ახალგაზრდა ქალბატონის დაჯდომით მანქანების დამატებით მაგიდებთან (ბადის კვანძები). ახალგაზრდა ქალბატონები ერთმანეთს უბრალოდ სიტყვებით გადასცემდნენ მონაცემებს და ჩაწერდნენ საჭირო ნომრებს მანქანების დამატებისას. ამრიგად, კერძოდ, გამოითვალა აფეთქების ტალღის ევოლუცია. ბევრი სამუშაო იყო, ახალგაზრდა ქალბატონები დაიღალნენ, მათ შორის ალექსანდრე ანდრეევიჩი დადიოდა და ამხნევებდა მათ. ასე, შეიძლება ითქვას, პირველი პარალელური სისტემა შეიქმნა. მიუხედავად იმისა, რომ წყალბადის ბომბის გამოთვლები ოსტატურად განხორციელდა, მათი სიზუსტე ძალიან დაბალი აღმოჩნდა, რადგან გამოყენებული ბადეში რამდენიმე კვანძი იყო და გაანგარიშების დრო ძალიან გრძელი იყო.
კონვეიერის დამუშავება
რა არის საჭირო მცურავი წერტილის სახით წარმოდგენილი ორი რეალური რიცხვის დასამატებლად? უამრავი მცირე ოპერაცია, როგორიცაა შეკვეთების შედარება, შეკვეთების გასწორება, მანტისების დამატება, ნორმალიზება და ა.შ. პირველი კომპიუტერების პროცესორები ასრულებდნენ ყველა ამ „მიკროოპერაციას“ თითოეული წყვილი ტერმინისთვის თანმიმდევრულად, ერთმანეთის მიყოლებით, სანამ არ მიაღწევდნენ საბოლოო შედეგს და მხოლოდ ამის შემდეგ გადავიდნენ შემდეგი წყვილი ტერმინების დამუშავებაზე.
მილსადენის დამუშავების იდეა არის ოპერაციის დაყოფა ცალკეულ ეტაპებად, ან, როგორც მას ჩვეულებრივ უწოდებენ, კონვეიერის ეტაპებად. თითოეული ეტაპი, სამუშაოს დასრულების შემდეგ, გადასცემს შედეგს შემდეგ ეტაპზე, ხოლო ერთდროულად იღებს შეყვანის მონაცემების ახალ ნაწილს. აშკარა მოგებაა დამუშავების სიჩქარეში. სინამდვილეში, დავუშვათ, რომ დამატებით ოპერაციაში არის ხუთი მიკროოპერაცია, რომელთაგან თითოეული შესრულებულია კომპიუტერის ერთი საათის ციკლში. თუ არსებობს ერთი განუყოფელი თანმიმდევრული დამატების მოწყობილობა, მაშინ ის დაამუშავებს 100 წყვილ არგუმენტს 500 საათის ციკლში. თუ ახლა ყოველი მიკროოპერაცია გარდაიქმნება კონვეიერის მოწყობილობის ცალკე ეტაპად, მაშინ მეხუთე საათის ციკლზე არგუმენტების პირველი ხუთი წყვილი იქნება დამუშავების სხვადასხვა სტადიაზე, შემდეგ კი კონვეიერის მოწყობილობა გამოიმუშავებს ყოველი საათის შემდეგი დამატების შედეგს. ციკლი. ცხადია, ასი წყვილი ტერმინების მთელი ნაკრები დამუშავდება დროის 104 ერთეულში - აჩქარება სერიულ მოწყობილობასთან შედარებით თითქმის ხუთჯერ (მილსადენის ეტაპების რაოდენობის მიხედვით).
პარალელური დამუშავების იდეა დიდი ხნის წინ გაჩნდა. თავდაპირველად, ისინი განხორციელდა მათი დროის ყველაზე მოწინავე და, შესაბამისად, ცალკეულ კომპიუტერებში. შემდეგ, ტექნოლოგიის სათანადო განვითარებისა და იაფი წარმოების შემდეგ, ისინი გადავიდნენ საშუალო კლასის კომპიუტერებზე და საბოლოოდ დღეს ეს ყველაფერი სრულად არის განსახიერებული სამუშაო სადგურებსა და პერსონალურ კომპიუტერებში. ყველა თანამედროვე მიკროპროცესორი, იქნება ეს Pentium III თუ PA-8600, E2K თუ Power2 SuperChip, იყენებს ამა თუ იმ ტიპის პარალელური დამუშავებას.
იმისათვის, რომ კიდევ ერთხელ დავრწმუნდეთ, რომ ყველაფერი ახალი კარგად დავიწყებული ძველია, საკმარისია მხოლოდ რამდენიმე მაგალითი. უკვე 1961 წელს შეიქმნა IBM STRETCH კომპიუტერი, რომელსაც აქვს ორი ფუნდამენტურად მნიშვნელოვანი მახასიათებელი: წინსვლა ბრძანებების მისაღებად (რომელშიც მოგვიანებით შესრულებული ბრძანებები იკითხება ერთდროულად მიმდინარესთან ერთად) და მეხსიერების სტრატიფიკაცია ორ ბანკში - პარალელიზმის განხორციელება მუშაობისას. მეხსიერებით. 1963 წელს მანჩესტერის უნივერსიტეტში შეიქმნა ATLAS კომპიუტერი ბრძანებების შესრულების მილსადენის პრინციპის გამოყენებით. ინსტრუქციის შესრულება დაყოფილია ოთხ ეტაპად: ინსტრუქციის მიღება, ოპერანდის მისამართის გამოთვლა, ოპერანდის მიღება და ოპერაციების შესრულება. ამან შესაძლებელი გახადა ბრძანების შესრულების დროის შემცირება საშუალოდ 6-დან 1,6 მიკროწამამდე. 1969 წელს Control Data Corporation-მა გამოუშვა CDC-7600 კომპიუტერი რვა დამოუკიდებელი მილსადენის ფუნქციონალური ერთეულით.
თანამედროვე სუპერკომპიუტერები
რა გამოიყენება ახლა მსოფლიოში? რა მიმართულებით მიდის მაღალი ხარისხის გამოთვლითი ტექნოლოგიის განვითარება? არსებობს ოთხი ასეთი მიმართულება.
ვექტორული კონვეიერის კომპიუტერები
ასეთი მანქანების ორი ძირითადი მახასიათებელია: კონვეიერის ფუნქციონალური მოწყობილობების არსებობა და ვექტორული ბრძანებების ნაკრები. ჩვეულებრივი ბრძანებებისგან განსხვავებით, ვექტორული ბრძანებები მოქმედებს დამოუკიდებელი მონაცემების მთელ მასივებზე, ანუ ბრძანება, როგორიცაა A=B+C, შეიძლება ნიშნავდეს ორი მასივის დამატებას და არა ორი რიცხვის. ამ მიმართულების ტიპიური წარმომადგენელია ვექტორული მილსადენის კომპიუტერების CRAY ოჯახი, რომელიც მოიცავს, მაგალითად, CRAY EL, CRAY J90, CRAY T90 (ამ წლის მარტში ამერიკულმა კომპანია TERA-მ იყიდა CRAY განყოფილება Silicon Graphics, Inc-ისგან. .).
მასიურად პარალელური კომპიუტერები განაწილებული მეხსიერებით
ამ კლასის კომპიუტერების შექმნის იდეა ტრივიალურია: სერიული მიკროპროცესორები დაკავშირებულია ქსელური აღჭურვილობის გამოყენებით - ეს ყველაფერია. ამ არქიტექტურას ბევრი უპირატესობა აქვს: თუ საჭიროა მაღალი წარმადობა, მაშინ შეიძლება დაემატოს პროცესორები, ხოლო თუ ფინანსები შეზღუდულია ან საჭირო გამოთვლითი სიმძლავრე წინასწარ არის ცნობილი, მაშინ ადვილია ოპტიმალური კონფიგურაციის არჩევა. ამ კლასში ასევე შედის კომპიუტერების მარტივი ქსელები, რომლებიც დღეს სულ უფრო მეტად განიხილება, როგორც ძალიან ძვირადღირებული სუპერკომპიუტერების იაფი ალტერნატივა. (რა თქმა უნდა, ასეთი ქსელებისთვის ეფექტური პარალელური პროგრამის დაწერა საკმაოდ რთულია, ზოგიერთ შემთხვევაში კი უბრალოდ შეუძლებელი). მასიურად პარალელური კომპიუტერები მოიცავს Intel Paragon, ASCI RED, IBM SP1, Parsytec და გარკვეულწილად IBM SP2 და CRAY T3D/T3E.
პარალელური კომპიუტერები საერთო მეხსიერებით
ასეთ კომპიუტერებში ყველა ოპერატიული მეხსიერება იზიარებს რამდენიმე იდენტურ პროცესორს, რომლებიც წვდებიან საერთო დისკის მეხსიერებას. პროცესორებს შორის მონაცემთა გაცვლისა და მათი მუშაობის სინქრონიზაციის პრობლემა პრაქტიკულად არ არსებობს. თუმცა, ამ არქიტექტურის მთავარი მინუსი არის ის, რომ წმინდა ტექნიკური მიზეზების გამო, პროცესორების რაოდენობა, რომლებსაც აქვთ წვდომა საერთო მეხსიერებაზე, არ შეიძლება იყოს დიდი. სუპერკომპიუტერების ეს ხაზი მოიცავს ბევრ თანამედროვე SMP (Symmetric Multi Processing) კომპიუტერს, მაგალითად HP9000 N-კლასის სერვერს ან Sun Ultra Enterprise 5000.
კლასტერული კომპიუტერები
სუპერკომპიუტერების ამ კლასს, მკაცრად რომ ვთქვათ, დამოუკიდებლად არ შეიძლება ეწოდოს, ეს არის წინა სამის კომბინაცია. გამოთვლითი კვანძი იქმნება რამდენიმე პროცესორისგან, ტრადიციული ან ვექტორული მილსადენისა და მათი საერთო მეხსიერებისგან. თუ ერთი კვანძის სიმძლავრე არ არის საკმარისი, იქმნება კლასტერი რამდენიმე კვანძისგან, რომლებიც დაკავშირებულია მაღალსიჩქარიანი არხებით. ამ პრინციპზეა აგებული CRAY SV1, HP Exemplar, Sun StarFire, NEC SX-5, IBM SP2-ის უახლესი მოდელები და სხვა. ამჟამად ეს მიმართულება ყველაზე პერსპექტიულად ითვლება.
წელიწადში ორჯერ დგება მსოფლიოში ხუთასი ყველაზე ძლიერი გამოთვლითი ინსტალაციის სია (მისი ნახვა შეგიძლიათ ინტერნეტში http://parallel.ru/top500.html). Top500 სიის უახლესი გამოცემის მიხედვით, რომელიც გასული წლის ნოემბერში გამოქვეყნდა, პირველ ადგილს იკავებს მასიურად პარალელური კომპიუტერი Intel ASCI Red. მეორე პოზიციაზეა IBM-ის ASCI Blue-Pacific კომპიუტერი, რომელიც აერთიანებს 5808 PowerPC 604e/332MHz პროცესორებს. ორივე ეს სუპერკომპიუტერი შეიქმნა ამერიკული ეროვნული პროგრამის Advanced Strategic Computing Initiative-ის ფარგლებში, რომლის შემოკლებაც წარმოდგენილია სახელში. კომპიუტერის შესრულება, რომელიც ბოლო, 500-ე ადგილზეა, ყველაზე მძლავრთა სიაში არის 33,4 მილიარდი ოპერაცია წამში.
თუ არსებული კომპიუტერების სიმძლავრე გასაოცარია, მაშინ რა შეგვიძლია ვთქვათ გეგმებზე. 1999 წლის დეკემბერში IBM-მა გამოაცხადა ახალი კვლევითი პროექტი, რომლის ღირებულებაა დაახლოებით 100 მილიონი აშშ დოლარი, რათა აეშენებინათ სუპერკომპიუტერი, რომელიც 500-ჯერ აღემატება დღევანდელ ყველაზე მძლავრ კომპიუტერებს. კომპიუტერს, სახელად Blue Gene, ექნება დაახლოებით 1 PETAFLOPS (1015 ოპერაცია წამში) შესრულება და გამოყენებული იქნება ცილის მოლეკულების თვისებების შესასწავლად. ვარაუდობენ, რომ თითოეული ინდივიდუალური Blue Gene პროცესორი ექნება დაახლოებით 1 GFLOPS (109 ოპერაცია წამში). ერთ ჩიპზე 32 მსგავსი პროცესორი განთავსდება. კომპაქტური 2x2 ფუტიანი დაფა იტევს 64 ჩიპს, რაც ისეთივე ძლიერია, როგორც ადრე ნახსენები ASCI სუპერკომპიუტერები, რომლებიც იკავებს 8000 კვადრატულ მეტრ ფართობს. უფრო მეტიც, ამ კარტიდან 8 განთავსდება 6 ფუტიან თაროში, ხოლო მთელი სისტემა შედგება 64 თაროსგან 1 PFLOPS ჯამური შესრულებით. ფანტასტიკური!
მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის კომპიუტერული კლასტერი. M.V. Lomonosov - მინიმალური ღირებულება, სუპერკომპიუტერის შესრულება. ამჟამად, ეს არის ყველაზე მძლავრი გამოთვლითი სისტემა, რომელიც დამონტაჟებულია რუსულ უნივერსიტეტში.
სუპერკომპიუტერები რუსეთში
ჩვენი სუპერკომპიუტერული სისტემების შექმნის იდეა ყოველთვის არსებობდა რუსეთში. ჯერ კიდევ 1966 წელს, M.A. Kartsev-მა წამოაყენა იდეა მრავალმანქანიანი გამოთვლითი კომპლექსის M-9-ის შექმნის შესახებ, რომლის პროდუქტიულობა დაახლოებით მილიარდი ოპერაცია იყო წამში. იმ დროს მსოფლიოში არცერთი მანქანა არ მუშაობდა ასეთი სიჩქარით. თუმცა, სამინისტროს დადებითი შეფასების მიუხედავად, M-9 კომპლექსს ინდუსტრიული განვითარება არ მიუღია.
დღეს რუსეთში მიმდინარეობს სუპერკომპიუტერული სისტემებისა და სუპერკომპიუტერული ცენტრების შექმნაზე მუშაობა. ყველაზე ცნობილი არის შიდა სუპერკომპიუტერების ხაზი MVS-1000, რომელიც შეიქმნა რუსეთის მეცნიერებათა და მრეწველობის აკადემიის კვლევით ინსტიტუტებთან თანამშრომლობით. MVS-1000 ხაზის სუპერკომპიუტერი არის მულტიპროცესორული მასივი, რომელიც კომბინირებულია გარე დისკის მეხსიერებასთან, ინფორმაციის შეყვან/გამომავალ მოწყობილობებთან და საკონტროლო კომპიუტერთან. MVS-1000 კომპიუტერები იყენებენ Alpha 21164 მიკროპროცესორებს (შემუშავებული DEC-Compaq-ის მიერ) 1-2 მილიარდამდე ოპერაცია წამში და 0.1-2 GB ოპერატიული მეხსიერება.
ასეთ კომპიუტერზე გადაჭრილი სამეცნიერო და პრაქტიკული პრობლემების დიაპაზონი შეიძლება იყოს ძალიან დიდი: ბლანტი შეკუმშვადი აირის სამგანზომილებიანი არასტაბილური ნაკადების გაანგარიშება, ნაკადების გამოთვლა ნაკადში ადგილობრივი თერმული არაერთგვაროვნებით, სტრუქტურის ფორმირების მოდელირება და მოლეკულური და დინამიკა. ბიომოლეკულური სისტემები, ხაზოვანი დიფერენციალური თამაშების ამოცანების ამოხსნა, მყარი სხეულების დეფორმაციების გამოთვლა განადგურების პროცესების გათვალისწინებით და მრავალი სხვა. MVS-1000 ხაზის ერთ-ერთი ყველაზე მძლავრი სისტემა, რომელიც დამონტაჟებულია უწყებათაშორის სუპერკომპიუტერულ ცენტრში, შეიცავს 96 პროცესორს.
ბოლო დროს, რუსეთში, ისევე როგორც მთელ მსოფლიოში, აქტიურად გამოიყენება სუპერკომპიუტერების მშენებლობის კლასტერული მიდგომა. სტანდარტული კომპიუტერები და სამუშაო სადგურები შეძენილია და გაერთიანებულია პარალელურ გამოთვლით სისტემაში სტანდარტული ქსელური ხელსაწყოების გამოყენებით. ამ გზას გაჰყვა და, უნდა ითქვას, წარმატებითაც მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის კვლევითი გამოთვლითი ცენტრი. M.V. Lomonosov, რომელმაც შექმნა 12 ორმაგი პროცესორიანი Excimer სერვერის კლასტერი Intel Pentium III/500MHz-ზე (სულ 24 პროცესორი, 3 გბ-ზე მეტი ოპერატიული მეხსიერება, 66 გბ დისკის მეხსიერება). დღეს ეს არის ყველაზე დიდი გამოთვლითი საშუალება რუსეთის უნივერსიტეტში, რომელიც შექმნილია ფუნდამენტური სამეცნიერო კვლევისა და განათლების მხარდასაჭერად. მინიმალურ ფასად, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის კვლევითი გამოთვლითი ცენტრის გამოთვლითი კლასტერი აჩვენებს 5,7 მილიარდი ოპერაციის შესრულებას წამში წრფივი ალგებრული განტოლებების სისტემის ამოხსნისას მკვრივი მატრიცით 16000x16000 ზომით! სამომავლოდ იგეგმება კლასტერის სიმძლავრის მნიშვნელოვნად გაზრდა როგორც ახალი პროცესორების დამატებით, ასევე გამოთვლითი კვანძების განახლებით.
დასკვნის ნაცვლად
სამწუხაროდ, სასწაულები იშვიათად ხდება ჩვენს ცხოვრებაში. პარალელური კომპიუტერებისა და სუპერკომპიუტერების უზარმაზარი წარმადობა ანაზღაურდება მათი გამოყენების სირთულით. რა სარგებლობა აქვს, ზოგჯერ ის კითხვებიც კი, რომლებიც ჩნდება სუპერკომპიუტერების გარშემო, დამაბნეველია. როგორ ფიქრობთ, მართალია განცხადება: რაც უფრო ძლიერია კომპიუტერი, მით უფრო სწრაფად შეუძლია გადაჭრას მოცემული პრობლემა? რა თქმა უნდა, არა... მარტივი ყოველდღიური მაგალითი. თუ ერთი თხრი 1 საათში თხრის ორმოს, მაშინ ორი თხრი გაუმკლავდება დავალებას 30 წუთში - ამის დაჯერება მაინც შეგიძლიათ. რამდენი დრო დასჭირდება 60 თხრილს ამ სამუშაოს შესრულებას? მართლა 1 წუთში? რა თქმა უნდა არა! გარკვეული წერტილიდან დაწყებული, ისინი უბრალოდ ხელს უშლიან ერთმანეთს, არა აჩქარებენ, არამედ ანელებენ პროცესს. ასეა კომპიუტერებშიც: თუ დავალება ძალიან მცირეა, მაშინ უფრო მეტ დროს დავხარჯავთ სამუშაოს განაწილებაზე, პროცესების სინქრონიზაციაზე, შედეგების შეკრებაზე და ა.შ., ვიდრე უშუალოდ სასარგებლო აქტივობებზე.
მაგრამ ყველა პრობლემა, რომელიც თან ახლავს სუპერკომპიუტერს, რა თქმა უნდა, მოგვარებულია. დიახ, სუპერკომპიუტერების გამოყენება უფრო რთულია, ვიდრე პერსონალური კომპიუტერის გამოყენება: საჭიროა დამატებითი ცოდნა და ტექნოლოგია, მაღალკვალიფიციური სპეციალისტები და უფრო რთული საინფორმაციო ინფრასტრუქტურა. ეფექტური პარალელური პროგრამის დაწერა ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე თანმიმდევრული პროგრამის დაწერა და მართლაც, პარალელური კომპიუტერებისთვის პროგრამული უზრუნველყოფის შექმნა სუპერკომპიუტერის ცენტრალური პრობლემაა. მაგრამ დღეს ჩვენ არ შეგვიძლია სუპერკომპიუტერების გარეშე და სასიხარულოა, რომ ჩვენს ქვეყანაში არის გააზრებული ამ ტექნოლოგიების განვითარების აუცილებლობა. ამრიგად, გასული წლის ნოემბერში, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის პრეზიდიუმში გაიმართა უწყებათაშორისი სუპერკომპიუტერული ცენტრის გახსნა. ფორმირების პროცესშია სუპერკომპიუტერული ცენტრები დუბნაში, ჩერნოგოლოვკაში და რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის გამოყენებითი მათემატიკის ინსტიტუტში. M.V. Keldysh, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის მათემატიკური მოდელირების ინსტიტუტი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი. M.V. ლომონოსოვი. შეიქმნა და ვითარდება შიდა სუპერკომპიუტერების MVS-1000 ხაზი. პარალელური გამოთვლების საინფორმაციო და ანალიტიკური ცენტრი ინტერნეტში WWW.PARALLEL.RU აქტიურად ავითარებს თავის საქმიანობას, უწევს საინფორმაციო მხარდაჭერას მრავალი რუსული პროექტისთვის. წინააღმდეგ შემთხვევაში შეუძლებელია. პარალელური გამოთვლები და პარალელური კომპიუტერები რეალობაა და ეს სამუდამოდ.
ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი ვ. ვოევოდინი
პირველი Atlas სუპერკომპიუტერი გამოჩნდა 60-იანი წლების დასაწყისში და დამონტაჟდა მანჩესტერის უნივერსიტეტში. ის რამდენჯერმე ნაკლებად ძლიერი იყო, ვიდრე თანამედროვე სახლის კომპიუტერები. ჩვენი მიმოხილვა შეიცავს ისტორიაში "ათი" ყველაზე ძლიერ სუპერკომპიუტერს. მართალია, ამ სფეროში სწრაფად განვითარებადი ტექნოლოგიების გამო, ეს მძლავრი მანქანები მოძველებულია საშუალოდ 5 წელიწადში.
თანამედროვე სუპერკომპიუტერების ეფექტურობა იზომება პეტაფლოპებში, საზომი ერთეული, რომელიც გვიჩვენებს, თუ რამდენი მცურავი წერტილის ოპერაცია შეიძლება შეასრულოს კომპიუტერმა წამში. დღეს ჩვენ ვისაუბრებთ ათ ყველაზე ძვირადღირებულ თანამედროვე სუპერკომპიუტერზე.
1. IBM Roadrunner (აშშ)
$130 მილიონი
Roadrunner აშენდა IBM-ის მიერ 2008 წელს ლოს ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიისთვის (ნიუ მექსიკო, აშშ). ის გახდა მსოფლიოში პირველი კომპიუტერი, რომლის საშუალო ოპერაციული შესრულება აღემატებოდა 1 პეტაფლოპსს. ამავდროულად, იგი შექმნილია 1.7 პეტაფლოპის მაქსიმალური შესრულებისთვის. Supermicro Green500 სიის მიხედვით, Roadrunner იყო მეოთხე ყველაზე ენერგოეფექტური სუპერკომპიუტერი მსოფლიოში 2008 წელს. Roadrunner პენსიაზე გავიდა 2013 წლის 31 მარტს, რის შემდეგაც იგი შეიცვალა უფრო პატარა, ენერგოეფექტური სუპერკომპიუტერით, სახელად Cielo.
2. Vulcan BlueGene/Q (აშშ)
$100 მილიონი
ვულკანი არის სუპერკომპიუტერი, რომელიც შედგება 24 ინდივიდუალური საკიდების ერთეულისგან, რომელიც აშენდა IBM-ის მიერ ენერგეტიკის დეპარტამენტისთვის და დაინსტალირებული იყო ლოურენს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში კალიფორნიაში. მას აქვს მაქსიმალური შესრულება 5 პეტაფლოპსი და ამჟამად არის მეცხრე ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი მსოფლიოში. ვულკანი 2013 წელს შევიდა სამსახურში და ახლა გამოიყენება ლივერმორის ეროვნული ლაბორატორიის მიერ ბიოლოგიის, პლაზმის ფიზიკის, კლიმატის ცვლილების, მოლეკულური სისტემების და სხვა კვლევებისთვის.
3. SuperMUC (გერმანია)
$111 მილიონი
SuperMUC ამჟამად მე-14 ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერია მსოფლიოში. 2013 წელს მე-10 იყო, მაგრამ ტექნოლოგიების განვითარება ჯერ კიდევ არ დგას. თუმცა, ამჟამად ის მეორე ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერია გერმანიაში. SuperMUC-ს მართავს ლეიბნიცის სუპერკომპიუტერული ცენტრი ბავარიის მეცნიერებათა აკადემიაში მიუნხენის მახლობლად.
სისტემა შეიქმნა IBM-ის მიერ, მუშაობს Linux-ზე, შეიცავს 19000-ზე მეტ Intel და Westmere-EX პროცესორს და აქვს პიკური შესრულება სულ რაღაც 3 პეტაფლოპსზე. SuperMUC გამოიყენება ევროპელი მკვლევარების მიერ მედიცინის, ასტროფიზიკის, კვანტური ქრომოდინამიკის, გამოთვლითი სითხის დინამიკის, გამოთვლითი ქიმიის, გენომის ანალიზისა და მიწისძვრის მოდელირების სფეროებში.
4. სამება (აშშ)
$174 მილიონი
შეიძლება ველოდოთ, რომ მსგავსი სუპერკომპიუტერი (იმის გათვალისწინებით, თუ რისთვის არის აშენებული) იქნება საოცრად ძვირი, მაგრამ ტექნოლოგიის მიღწევებმა შესაძლებელი გახადა Trinity-ის ფასის შემცირება. აშშ-ს მთავრობა აპირებს გამოიყენოს Trinity ამერიკის ბირთვული არსენალის ეფექტურობისა და უსაფრთხოების შესანარჩუნებლად.
Trinity, ამჟამად მშენებარე, იქნება ერთობლივი პროექტი Sandia National Laboratory-სა და Los Alamos National Laboratory-ს შორის, როგორც ბირთვული უსაფრთხოების ეროვნული ადმინისტრაციის პროგნოზული მოდელირებისა და გამოთვლითი მონაცემთა მეცნიერების პროგრამის ნაწილი.
5. Sequoia BlueGene/Q (აშშ)
$250 მილიონი
Sequoia BlueGene/Q კლასის სუპერკომპიუტერი შეიქმნა IBM-ის მიერ ბირთვული უსაფრთხოების ეროვნული ადმინისტრაციისთვის, როგორც მისი პროგნოზირებადი მოდელირებისა და მონაცემთა გამოთვლითი დამუშავების პროგრამის ნაწილი. ის ექსპლუატაციაში შევიდა 2012 წლის ივნისში ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში და გახდა იმ დროისთვის მსოფლიოში ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი. ის ახლა მსოფლიოში მესამე ადგილზეა სიჩქარით (სეკვოიას თეორიული პიკური შესრულება არის 20 პეტაფლოპსი ან 20 ტრილიონი გამოთვლა წამში).
კომპიუტერი სტაბილურად მუშაობს 10 პეტაფლოპზე. გამოიყენება Sequoia-ს მიერ სხვადასხვა სამეცნიერო აპლიკაციების მხარდასაჭერად, ასტრონომიის, ენერგიის, ადამიანის გენომის, კლიმატის ცვლილებისა და ბირთვული იარაღის შემუშავების შესასწავლად.
6. ASC Purple და BlueGene / L (აშშ)
$290 მილიონი
ეს ორი სუპერკომპიუტერი ერთად მუშაობდა. ისინი აშენდა IBM-ის მიერ და დამონტაჟდა 2005 წელს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში. ისინი სამსახურიდან 2010 წელს გაიყვანეს. დაარსების დროს ASC Purple სიჩქარით 66-ე ადგილზე იყო 500 საუკეთესო სუპერკომპიუტერის სიაში, ხოლო BlueGene/L იყო BlueGene/Q მოდელის წინა თაობა.
ASCI Purple აშენდა აშშ-ის ენერგეტიკის დეპარტამენტისა და ეროვნული ბირთვული უსაფრთხოების ადმინისტრაციის პროგნოზირებადი მოდელირებისა და მონაცემთა გამოთვლითი დამუშავების პროგრამის მეხუთე ეტაპისთვის. მისი მიზანი იყო მასობრივი განადგურების იარაღის რეალური ტესტების სიმულაცია და ჩანაცვლება. BlueGene/L გამოიყენებოდა გლობალური კლიმატის ცვლილების პროგნოზირებისთვის.
7. სიერა და სამიტი (აშშ)
$325 მილიონი
Nvidia და IBM მალე დაეხმარებიან ამერიკას, დაიბრუნოს ლიდერის პოზიცია ულტრა სწრაფი სუპერგამოთვლითი ტექნოლოგიების, სამეცნიერო კვლევებისა და ეკონომიკური და ეროვნული უსაფრთხოების სფეროში. ორივე კომპიუტერი 2017 წელს დასრულდება.
ამჟამად, მსოფლიოში ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი არის ჩინეთის Tianhe-2, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს 55 პეტაფლოპს, ორჯერ უფრო სწრაფად ვიდრე მოწყობილობა, რომელიც სიაში მეორე ადგილზეა. Sierra გამოიმუშავებს 100-ზე მეტ პეტაფლოპს, ხოლო Summit-ს შეუძლია 300 პეტაფლოპის მიღწევა.
სიერა, რომელიც ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში დამონტაჟდება, უზრუნველყოფს ქვეყნის ბირთვული პროგრამის უსაფრთხოებასა და ეფექტურობას. Summit ჩაანაცვლებს მოძველებულ Titan სუპერკომპიუტერს Oak Ridge National Laboratory-ში და შექმნილი იქნება სამეცნიერო აპლიკაციების შესამოწმებლად და მხარდასაჭერად მთელ მსოფლიოში.
8. Tianhe-2 (ჩინეთი)
$390 მილიონი
ჩინეთის Tianhe-2 (რაც ითარგმნება როგორც "ირმის ნახტომი 2") არის მსოფლიოში ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი. კომპიუტერი, რომელიც შექმნილია 1300 მეცნიერისა და ინჟინრის გუნდის მიერ, მდებარეობს გუანჯოუს ეროვნულ სუპერკომპიუტერულ ცენტრში. იგი აშენდა ჩინეთის სახალხო განმათავისუფლებელი არმიის თავდაცვის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის მიერ. Tianhe-2-ს შეუძლია შეასრულოს 33,860 ტრილიონი გამოთვლა წამში. მაგალითად, სუპერკომპიუტერის გამოთვლების ერთი საათი უდრის 1,3 მილიარდი ადამიანის 1000 წლიან მუშაობას. მანქანა გამოიყენება სახელმწიფო უსაფრთხოების სისტემების მოდელირებისთვის და ანალიზისთვის.
9. დედამიწის სიმულატორი (იაპონია)
$500 მილიონი
Earth Simulator შეიქმნა იაპონიის მთავრობის მიერ ჯერ კიდევ 1997 წელს. პროექტის ღირებულება 60 მილიარდი იენი ან დაახლოებით 500 მილიონი დოლარია დედამიწის სიმულატორი 2002 წელს იაპონიის საჰაერო კოსმოსური კვლევის სააგენტოსთვის, იაპონიის ატომური ენერგიის კვლევის ინსტიტუტისთვის და იაპონიის საზღვაო და სახმელეთო კვლევისა და ტექნოლოგიების ცენტრისთვის.
ES იყო ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი მსოფლიოში 2002 წლიდან 2004 წლამდე და ის დღესაც ემსახურება გლობალური კლიმატის მოდელებთან მუშაობისთვის, გლობალური დათბობის ეფექტის შესაფასებლად და დედამიწის ქერქის გეოფიზიკის პრობლემების შესაფასებლად.
10. Fujitsu K (იაპონია)
$1,2 მილიარდი
მსოფლიოში ყველაზე ძვირადღირებული სუპერკომპიუტერი მსოფლიოში მხოლოდ მეოთხეა ყველაზე სწრაფი (11 პეტაფლოპსი). 2011 წელს ეს იყო ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი მსოფლიოში. Fujitsu K, რომელიც მდებარეობს RIKEN-ის გაფართოებული გამოთვლითი ტექნოლოგიის ინსტიტუტში, დაახლოებით 60-ჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრე დედამიწის სიმულატორი. მისი მოვლა წელიწადში დაახლოებით 10 მილიონი დოლარი ჯდება, სუპერკომპიუტერი კი 9,89 მეგავატს იყენებს (იგივე ელექტროენერგიას იყენებს 10000 აგარაკი ან მილიონი პერსონალური კომპიუტერი).
აღსანიშნავია, რომ თანამედროვე მეცნიერებმა ისე გადააბიჯეს, რომ უკვე გამოჩნდნენ.
კაცობრიობა არასოდეს მიაღწია მარსს, ყველა დაავადების წამალი ჯერ არ არის გამოგონილი, მანქანები არ დაფრინავენ, მაგრამ, მიუხედავად ამისა, არის ადგილები, სადაც ადამიანებმა მიაღწიეს უპრეცედენტო სიმაღლეებს. კომპიუტერების გამოთვლითი ძალა ერთ-ერთი მათგანია. პირველ რიგში, მოდით გავარკვიოთ, რა არის მთავარი პარამეტრი სუპერკომპიუტერების ამ მახასიათებლის შეფასებისას. Flops არის მნიშვნელობა, რომელიც გვიჩვენებს მცურავი წერტილის ოპერაციების რაოდენობას, რომელთა შესრულებაც კომპიუტერს შეუძლია წამში. ამ მაჩვენებლის საფუძველზე შედგენილია მსოფლიოში ყველაზე ძლიერი კომპიუტერების ჩვენი რეიტინგი 2019 წლის მონაცემებით.
რეიტინგი წარმოადგინეს სუპერკომპიუტერის საერთაშორისო კონფერენციაზე, 500 საუკეთესო სუპერკომპიუტერი შეადგინეს მათემატიკოსებმა ლოურენსის ეროვნული ლაბორატორიიდან და ტენესის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან.
10 Trinity – შესრულება 8.1 პფლოპ/წმ
ეს სუპერკომპიუტერი იცავს აშშ-ს სამხედრო უსაფრთხოებას ქვეყნის ბირთვული არსენალის ეფექტურობის შენარჩუნებით. ამის გათვალისწინებით, თქვენ შეიძლება იფიქროთ, რომ ეს მოწყობილობა წარმოუდგენლად ძვირია, თუმცა, 2015 წლიდან, ახალმა, უფრო მძლავრმა სუპერკომპიუტერებმა დაიწყეს მისი ჩანაცვლება. Trinity მუშაობს Cray XC40 სისტემაზე, მისი შესრულებაა 8,1 პფლოპ/წმ.
9 მირა – 8,6 პფლოპ/წმ
Mira არის კიდევ ერთი ბრწყინვალე პროდუქტი Cray-სგან. აღსანიშნავია, რომ ამ სუპერკომპიუტერის პროექტი შემუშავდა შეერთებული შტატების ენერგეტიკის დეპარტამენტის დაკვეთით. მირასთვის განაცხადის ძირითადი სფეროა სამთავრობო სამრეწველო და კვლევითი პროექტები. ამ კომპიუტერის გამოთვლითი სიმძლავრეა 8,6 პეტაფლოპი წამში.
8 K კომპიუტერი – 10,5 Pflop/წმ
ამ სუპერკომპიუტერის თავისებურება მდგომარეობს მის სახელში, რომელიც მომდინარეობს იაპონური სიტყვიდან "kei" და ნიშნავს 10 კვადრილიონს. K კომპიუტერის პროდუქტიული სიმძლავრე ეყრდნობა დაახლოებით ამ მაჩვენებელს - 10,5 პეტაფლოპს. ამ ტექნიკის სპეციფიკა ასევე მდგომარეობს იმაში, რომ სისტემა იყენებს წყლის გაგრილებას, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს ენერგიის მოხმარება და შეამციროს შეკრების სიჩქარე.
7 Oakforest-Pacs – 13,6 პფლოპ/წმ
იაპონურმა კომპანია Fujitsu-მ, რომელმაც ასევე შექმნა ზემოთ ნახსენები K კომპიუტერი, შექმნა ახალი თაობის სუპერკომპიუტერი (Knights Landing თაობა). პროექტი ტოკიოსა და ცუკუბას უნივერსიტეტების დაკვეთით განხორციელდა. მიუხედავად იმისა, რომ თავდაპირველად იგეგმებოდა კომპიუტერის აღჭურვა 900 ტბ მეხსიერებით და 25 კვადრილიონი ოპერაციის შესრულებით, მისი გამოთვლითი სიმძლავრეა 13,6 პეტაფლოპსი/წმ.
6 კორი – 14 პფლოპ/წმ
2019 წლამდე Cori ეკავა მყარ მე-5 პოზიციას ყველაზე მძლავრი კომპიუტერების მსოფლიო რეიტინგში, მაგრამ სწრაფად განვითარებადი ტექნოლოგიური პროგრესის პირობებში, მან მაინც დაკარგა ერთი სარეიტინგო „ხაზი“ უახლეს სუპერკომპიუტერებთან. ის მდებარეობს ლოურენს ბერკლის ეროვნულ ლაბორატორიაში აშშ-ში. კორიმ უკვე შეიტანა უნიკალური წვლილი მეცნიერების განვითარებაში: მისი დახმარებით შვეიცარიელმა მეცნიერებმა შეძლეს 45 კუბიტიანი კვანტური გამოთვლითი სისტემის სიმულაცია. 14 პეტაფლოპი არის ამ "სუპერ მანქანის" პროდუქტიული სიმძლავრე.
5 სექვოია - 17,2 პეტაფლოპსი
ბევრი ექსპერტი Sequoia-ს უწოდებს ყველაზე სწრაფ სუპერკომპიუტერს მსოფლიოში და კარგი მიზეზის გამო: მისი არითმეტიკული შესრულება უდრის 6,7 მილიარდი ადამიანის სიჩქარეს, რომლებიც 320 წლის განმავლობაში კალკულატორების გამოყენებით იდენტურ დავალებას შეასრულებდნენ. Sequoia ასევე გამოირჩევა ზომით: კომპიუტერი იკავებს 390 კვადრატულ მეტრ ფართობს და შედგება 96 თაროსგან. 17,2 პეტაფლოპი არის მისი შესრულება, რაც თითქმის თექვსმეტი ათასი ტრილიონი ოპერაციის ტოლია.
4 ტიტანი – 17,6 პფლოპ/წმ
გარდა იმისა, რომ ტიტანი არის მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფი კომპიუტერი, ასევე ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე ენერგოეფექტურ კომპიუტერად, 2142,77 მეგაფლოპსი ენერგომოხმარების ვატზე. ენერგიის დაზოგვის საიდუმლო არის Nvidia ამაჩქარებლების გამოყენება, რომლებიც უზრუნველყოფენ მთლიანი გამოთვლითი სიმძლავრის 90%-მდე, რაც, სხვათა შორის, არის 17,6 პეტაფლოპსი. მათი წყალობით ტიტანმა საგრძნობლად შეამცირა ზომები - ახლა მის დასაბინავებლად მხოლოდ 404 კვადრატული მეტრია საკმარისი.
3 Piz Daint - 19,6 პეტაფლოპსი
სუპერკომპიუტერის Piz Daint პროექტი 2013 წელს შვეიცარიის ქალაქ ლუგანოში დაიწყო. იქვე მდებარეობს - შვეიცარიის ეროვნულ სუპერკომპიუტერულ ცენტრში. Piz Daint-მა შეაგროვა ზემოაღნიშნული ანალოგების თითქმის ყველა დადებითი მახასიათებელი, მათ შორის ენერგოეფექტურობა და მაღალი სიჩქარე, გარდა კომპაქტურობისა: მოწყობილობა შედგება 28 დიდი ზომის თაროებისგან. მისი გამოთვლითი სიმძლავრეა 19,6 პეტაფლოპსი.2 Tianhe-2 – 33,9 პეტაფლოპსი
2016 წლის ივნისამდე სუპერკომპიუტერი რომანტიკული სახელწოდებით "ირმის ნახტომი" (ჩინურად თარგმნა) მსოფლიოში ყველაზე მძლავრი კომპიუტერის ტოპ 500-ს ლიდერობდა. მისი სიმძლავრე უზრუნველყოფს 2507 ტრილიონი ოპერაციის სიჩქარეს წამში, რაც უდრის 33,9 პეტაფლოპს. Tianhe-2-მა იპოვა თავისი "მოწოდება" სამშენებლო სფეროში: შენობების გაანგარიშებისა და გზების გაყვანისას. აღსანიშნავია, რომ 2013 წლის დასაწყისიდან, როდესაც Milky Way გამოვიდა, მას არ დაუტოვებია პირველი ადგილი რეიტინგებში, რაც ნამდვილად ძლიერი მაჩვენებელია.
1 Sunway TaihuLight - 93 პეტაფლოპსი
ამ კომპიუტერის შიგნით არის 40,960 მძლავრი პროცესორი, რაც ხსნის მის ზომას: თავად Sunway იკავებს დაახლოებით 1000 კვადრატულ მეტრ ფართობს. 2016 წელს გერმანიაში გამართულ საერთაშორისო კონფერენციაზე ის ყველაზე სწრაფად იქნა აღიარებული. დღეს Sunway TaihuLight პირველია რეიტინგში და ერთადერთია ტოპ 10 სუპერკომპიუტერში, რომელსაც შეუძლია გამოიმუშაოს 93 პეტაფლოპსის სიჩქარე.
თუ განვიხილავთ ტექნოლოგიურ პროგრესს ადამიანებზე, მთლიანად საზოგადოებასა და გარემოზე გავლენის კუთხით, აშკარაა, რომ მას აქვს გლობალური ნაკლოვანებები. დღეს ჩვენ გვაქვს წვდომა მრავალფეროვან კომპიუტერებზე, სხვადასხვა მოწყობილობებზე და რობოტებზე. მაგრამ უმაღლესი მიზანია ვიპოვოთ ღირსეული გამოყენება კაცობრიობის დიდი გამოგონებებისთვის და მათი გამოყენება ჩვენი საერთო მომავლის სასარგებლოდ, უაზრო სათამაშოებად გადაქცევის გარეშე.
ზედიზედ მეხუთედ, ჩინეთის Tianhe-2 (ირმის ნახტომი 2) გახდა ყველაზე სწრაფი სუპერკომპიუტერი მსოფლიოში 33,86 პეტაფლოპსის შესრულებით ან კვადრილიონი მცურავი წერტილის ოპერაციებით წამში. ეს არის ყველაზე ძლიერი სუპერკომპიუტერების TOP500 სიის განაჩენი, რომელიც გამოდის წელიწადში ორჯერ.
მიუხედავად მოსალოდნელი შედეგისა, უახლეს გამოცემაში მაინც არის საინტერესო ინფორმაცია. შეერთებულ შტატებს ჯერ კიდევ აქვს სიაში მეტი სისტემა, ვიდრე ნებისმიერ სხვა ქვეყანაში, 233 ავტომობილით (შედარებით 231 ექვსი თვის წინ და 265 ერთი წლის წინ). მეორე და მესამე ადგილებს იკავებს სისტემები აშშ-დან, ხოლო სიიდან 141 მანქანა ევროპაში მდებარეობს. აღსანიშნავია, რომ ახალი კომპიუტერებიდან სამი ეკუთვნის ჩინურ კომპანია Lenovo-ს, თუმცა თავად ჩინეთი მხოლოდ 37 სუპერკომპიუტერით არის წარმოდგენილი, შარშან 61-თან შედარებით.
TOP500-ის საშუალო შესრულება მნიშვნელოვნად გაიზარდა ბოლო 6 თვის განმავლობაში. 500-ვე სუპერკომპიუტერის ჯამური სიმძლავრე იყო 363 პეტაფლოპსი/წმ, რაც შესამჩნევად აღემატება 309-ს გასულ ნოემბერში და 274-ზე ერთი წლის წინ. სისტემების 98% იყენებს პროცესორებს ექვსი ან მეტი ბირთვით, ხოლო მინიმუმ 88.2% აქვს 8 ბირთვს თითო პროცესორზე. ხუთასი სისტემიდან ოთხმოცდარვა იყენებდა ამაჩქარებლებს/კოპროცესორებს, მათ შორის Nvidia (52), ATI Radeon (4) და Intel Xeon Phi (33). ოთხი სისტემა იყენებს Xeon და Nvidia პროცესორების კომბინაციას.
ტოპ ათეულში შედის 2011 და 2012 წლებში გამოშვებული მანქანები, გარდა ახალი აბიტურიენტისა საუდის არაბეთიდან მე-7 ნომერზე. აი, როგორ გამოიყურება 10 ყველაზე ძლიერი სუპერკომპიუტერის სია მსოფლიოში.
- Tianhe-2: TH-IVB-FEP კლასტერი; ეროვნული სუპერკომპიუტერის ცენტრი გუანჯოუში, ჩინეთი; 3.12 მილიონი ბირთვი (33.86 Pflops/s).
- Titan: Cray XK7 System, Oak Ridge National Laboratory, აშშ. 560,640 ბირთვი (17.59 Pflops/s).
- Sequoia: IBM BlueGene/Q System, Livermore National Laboratory 1.57 მილიონი ბირთვი, (17.2 Pflops/s).
- K კომპიუტერი: SPARC64 სისტემა 705,024 ბირთვით RIKEN-ის მოწინავე გამოთვლითი მეცნიერების ინსტიტუტში ფიზიკური და ქიმიური კვლევის ინსტიტუტში (RIKEN), იაპონია. (10,5 პფლოპსი/წმ).
- მირა: IBM BlueGene/Q; DOE/SC/Argonne National Laboratory, აშშ; 786000 IBM ბირთვი. (8.59 პფლოპსი/წმ).
- Piz Daint: Cray XC30 116000 ბირთვით Xeon-დან და Nvidia-დან; მდებარეობს შვეიცარიის ეროვნულ გამოთვლით ცენტრში. (6.27 პფლოპსი/წმ).
- Shaheen II: Cray XC40 სისტემა. მეფე აბდულა მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტი საუდის არაბეთში. (5.536 პფლოპსი/წმ).
- ჭყლეტა: Dell PowerEdge C8220 სისტემა 462,462 Xeon Phi ბირთვით ტეხასის უნივერსიტეტში (5,17 Pflops/s).
- JUQUEEN: BlueGene/Q, 458,752 IBM ბირთვი. იულიხის კვლევითი ცენტრი, გერმანია. (5 Pflops/s).
- ვულკანი: BlueGene/Q, 393,216 ბირთვი IBM, აშშ ენერგეტიკის დეპარტამენტი.
უნდა გვახსოვდეს, რომ სიტუაცია შეიძლება მკვეთრად შეიცვალოს, თუ ვინმე შექმნის რეალურ კვანტურ კომპიუტერს. IBM-მა რეკორდი დაამყარა 50-კუბიტიანი კომპიუტერის შექმნით (ამჟამინდელი მაქსიმუმ 4), რომელიც შეიძლება იყოს უფრო მძლავრი, ვიდრე ნებისმიერი სისტემა ამ სიაში.
იმავდროულად, აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტმა შეუკვეთა ორი IBM/Nvidia სისტემა 425 მილიონი დოლარის ღირებულების გარიგებით, მანქანების მიწოდება დაგეგმილია 2017 და 2018 წლებში, ხოლო მაქსიმალური სიმძლავრე შეიძლება მიაღწიოს 150 პეტაფლოპს.
K Computer სუპერკომპიუტერი, რომელიც ადრე პირველ ადგილს იკავებდა, მესამე ადგილზე გადავიდა. მისი შესრულება არის 11,28 Pflops (იხ. სურათი 1). შეგახსენებთ, რომ FLOPS (Floating-point Operations Per Second, FLOPS) არის კომპიუტერის მუშაობის საზომი ერთეული, რომელიც გვიჩვენებს, თუ რამდენი მცურავი წერტილის ოპერაცია შეუძლია მოცემულ გამოთვლით სისტემას წამში.
K Computer არის Rikagaku Kenkiyo-ს ფიზიკური და ქიმიური კვლევის ინსტიტუტის (RIKEN) და Fujitsu-ს ერთობლივი განვითარება. იგი შეიქმნა მაღალი წარმადობის კომპიუტერული ინფრასტრუქტურის ინიციატივის ფარგლებში, რომელსაც ხელმძღვანელობს იაპონიის განათლების, კულტურის, სპორტის, მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სამინისტრო (MEXT). სუპერკომპიუტერი დაყენებულია იაპონიის ქალაქ კობეში, გაუმჯობესებული გამოთვლითი მეცნიერებების ინსტიტუტის ტერიტორიაზე.
სუპერკომპიუტერი დაფუძნებულია განაწილებული მეხსიერების არქიტექტურაზე. სისტემა შედგება 80 000-ზე მეტი გამოთვლითი კვანძისგან და მოთავსებულია 864 თაროში, რომელთაგან თითოეულში განთავსებულია 96 გამოთვლითი კვანძი და 6 I/O კვანძი. კვანძები, რომელთაგან თითოეული შეიცავს ერთ პროცესორს და 16 GB ოპერატიული მეხსიერებას, ერთმანეთთან არის დაკავშირებული "ექვსგანზომილებიანი მარყუჟის / ტორუსის" ტოპოლოგიის შესაბამისად. სისტემა იყენებს სულ 88,128 რვა ბირთვიან SPARC64 VIIIfx პროცესორს (705,024 ბირთვი), რომლებიც წარმოებულია Fujitsu-ს მიერ 45 ნმ ტექნოლოგიის გამოყენებით.
ეს ზოგადი დანიშნულების სუპერკომპიუტერი უზრუნველყოფს მაღალი დონის შესრულებას და მხარდაჭერას აპლიკაციების ფართო სპექტრისთვის. სისტემა გამოიყენება კვლევების ჩასატარებლად კლიმატის ცვლილების, კატასტროფების პრევენციისა და მედიცინის სფეროებში.
წყლის გაგრილების უნიკალური სისტემა ამცირებს აღჭურვილობის უკმარისობის ალბათობას და ამცირებს საერთო ენერგიის მოხმარებას. ენერგიის დაზოგვა მიიღწევა მაღალეფექტური აღჭურვილობის, სითბოს და ელექტროენერგიის კოგენერაციის სისტემის და მზის პანელების მასივის გამოყენებით. გარდა ამისა, ქულერიდან ჩამდინარე წყლების ხელახალი გამოყენების მექანიზმი ამცირებს გარემოზე უარყოფით გავლენას.
შენობა, რომელშიც K Computer არის განთავსებული, არის მიწისძვრისადმი მდგრადი და შეუძლია გაუძლოს 6 ან მეტი მაგნიტუდის მიწისძვრებს იაპონური მასშტაბით (0-7). აღჭურვილობის თაროებისა და კაბელების უფრო ეფექტურად განსათავსებლად, მესამე სართული, 50 × 60 მ, სრულიად თავისუფალია მზიდი სვეტებისგან. თანამედროვე სამშენებლო ტექნოლოგიებმა შესაძლებელი გახადა თაროების დასაყენებლად მისაღები დატვირთვის დონის (1 ტ/მ2-მდე) უზრუნველყოფა, რომელთა წონამ შეიძლება მიაღწიოს 1,5 ტონას.
SEQUOIA SUPERCOMPUTER
ლოურენს ლივერმორის ეროვნულ ლაბორატორიაში დამონტაჟებული სუპერკომპიუტერი Sequoia. ლოურენსს აქვს 16,32 პფლოპსის შესრულება და რეიტინგში მეორე ადგილზეა (იხ. სურათი 2).
ეს პეტაფლოპი სუპერკომპიუტერი, რომელიც შემუშავებულია IBM-ის მიერ Blue Gene/Q-ზე დაფუძნებული, შეიქმნა აშშ-ს ბირთვული უსაფრთხოების ეროვნული ადმინისტრაციისთვის (NNSA) Advanced Simulation and Computing პროგრამის ფარგლებში.
სისტემა შედგება 96 თაროსა და 98304 გამოთვლითი კვანძისგან (1024 კვანძი თითო თაროზე). თითოეულ კვანძში შედის 16 ბირთვიანი PowerPC A2 პროცესორი და 16 GB DDR3 ოპერატიული მეხსიერება. მთლიანობაში გამოყენებულია 1,572,864 პროცესორის ბირთვი და 1,6 PB მეხსიერება. კვანძები ერთმანეთთან დაკავშირებულია "ხუთგანზომილებიანი ტორუსის" ტოპოლოგიის შესაბამისად. სისტემის მიერ დაკავებული ფართობია 280 მ2. ენერგიის ჯამური მოხმარება შეადგენს 7,9 მეგავატს.
სუპერკომპიუტერი Sequoia იყო მსოფლიოში პირველი, რომელმაც ჩაატარა სამეცნიერო გამოთვლები, რაც საჭიროებდა 10 Pflops-ზე მეტ გამოთვლით ძალას. ამრიგად, HACC კოსმოლოგიური სიმულაციური სისტემა მოითხოვდა დაახლოებით 14 პფლოპს 3,6 ტრილიონი ნაწილაკების რეჟიმში მუშაობისას, ხოლო Cardiod პროექტის კოდის გაშვებისას ადამიანის გულის ელექტროფიზიოლოგიის სიმულაციისთვის, შესრულებამ მიაღწია თითქმის 12 პფლოპს.
TITAN SUPERCOMPUTER
სუპერკომპიუტერი Titan, რომელიც დაინსტალირებულია Oak Ridge National Laboratory-ში (ORNL) აშშ-ში, აღიარებულ იქნა მსოფლიოში ყველაზე სწრაფ სუპერკომპიუტერად. Linpack-ის საორიენტაციო ტესტებში მისი შესრულება იყო 17,59 Pflops.
Titan ახორციელებს ჰიბრიდულ CPU-GPU არქიტექტურას (იხ. სურათი 3). სისტემა შედგება 18688 კვანძისგან, თითოეული აღჭურვილია 16 ბირთვიანი AMD Opteron პროცესორით და Nvidia Tesla K20X გრაფიკული ამაჩქარებლით. სულ გამოყენებულია 560 640 პროცესორი. Titan არის ORNL-ის ადრე გამოყენებული Jaguar სუპერკომპიუტერის განახლება და იკავებს იმავე სერვერის კაბინეტებს (საერთო ფართობი 404 მ2).
არსებული ენერგიისა და გაგრილების სისტემების გამოყენების შესაძლებლობამ დაზოგა დაახლოებით 20 მილიონი აშშ დოლარი მშენებლობის დროს. სუპერკომპიუტერის ენერგომოხმარება 8,2 მეგავატია, რაც 1,2 მეგავატით მეტია იაგუარზე, ხოლო მცურავი წერტილის ოპერაციებში მისი შესრულება თითქმის 10-ჯერ მეტია.
Titan ძირითადად გამოყენებული იქნება მასალების მეცნიერებაში და ბირთვულ ენერგიაში კვლევების ჩასატარებლად, ისევე როგორც კვლევებისთვის, რომლებიც დაკავშირებულია შიდა წვის ძრავების ეფექტურობის გაუმჯობესებასთან. ის ასევე გამოყენებული იქნება კლიმატის ცვლილების მოდელირებისთვის და პოტენციური სტრატეგიების გასაანალიზებლად მისი უარყოფითი ზემოქმედების მოსაგვარებლად.
ყველაზე მწვანე სუპერკომპიუტერი
გარდა Top500 რეიტინგისა, რომელიც მიზნად ისახავს ყველაზე მაღალი ხარისხის სისტემის იდენტიფიცირებას, არსებობს Green500 რეიტინგი, რომელიც აღიარებს "ყველაზე მწვანე" სუპერკომპიუტერებს. აქ საფუძვლად აღებულია ენერგოეფექტურობის მაჩვენებელი (Mflops/W). ამ დროისთვის (რეიტინგის ბოლო გამოშვებაა 2012 წლის ნოემბერი), Green500-ის ლიდერია სუპერკომპიუტერი Beacon (253-ე ადგილი Top500-ში). მისი ენერგოეფექტურობის მაჩვენებელია 2499 მფლოპსი/ვტ.
Beacon იკვებება Intel Xeon Phi 5110P კოპროცესორებით და Intel Xeon E5-2670 პროცესორებით, ამიტომ მაქსიმალური შესრულება შეიძლება მიაღწიოს 112,200 გფლოპსს, ჯამური ენერგიის მოხმარებით 44,9 კვტ. Xeon Phi 5110P კოპროცესორები უზრუნველყოფენ მაღალ შესრულებას დაბალი ენერგიის მოხმარებით. თითოეულ კოპროცესორს აქვს 1 ტერაფლოპი სიმძლავრე (ორმაგი სიზუსტით) და მხარს უჭერს 8 GB GDDR5 მეხსიერებას 320 Gbps გამტარუნარიანობით.
Xeon Phi 5110P-ის პასიური გაგრილების სისტემა შეფასებულია 225 W TDP-ით, რაც იდეალურია მაღალი სიმკვრივის სერვერებისთვის.
SUPERCOMPUTER EURORA
თუმცა, 2013 წლის თებერვალში გაჩნდა ცნობები, რომ სუპერკომპიუტერი Eurora, რომელიც მდებარეობს ბოლონიაში (იტალია), აჯობა Beacon-ს ენერგოეფექტურობით (3150 Mflops/watt წინააღმდეგ 2499 Mflops/W).
Eurora აშენებულია Eurotech-ის მიერ და შედგება 64 კვანძისგან, რომელთაგან თითოეული მოიცავს ორ Intel Xeon E5-2687W პროცესორს, ორ Nvidia Tesla K20 GPU ამაჩქარებელს და სხვა აპარატურას. ასეთი კვანძის ზომები არ აღემატება ლეპტოპის ზომებს, მაგრამ მათი შესრულება 30-ჯერ მეტია და ენერგიის მოხმარება 15-ჯერ ნაკლები.
ევრორაში მაღალი ენერგოეფექტურობა მიიღწევა რამდენიმე ტექნოლოგიის გამოყენებით. წყლის გაგრილებას უდიდესი წვლილი მიუძღვის. ამრიგად, სუპერკომპიუტერის თითოეული კვანძი არის ერთგვარი სენდვიჩი: ცენტრალური მოწყობილობა ბოლოში, წყლის სითბოს გადამცვლელი შუაში და სხვა ელექტრონიკის ერთეული ზედა (იხ. სურათი 4).
ასეთი მაღალი შედეგები მიიღწევა კარგი თბოგამტარობის მქონე მასალების, ასევე გაგრილების არხების ფართო ქსელის წყალობით. ახალი გამოთვლითი მოდულის დაყენებისას მისი არხები გაერთიანებულია გაგრილების სისტემის არხებთან, რაც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ სუპერკომპიუტერის კონფიგურაცია კონკრეტული საჭიროებიდან გამომდინარე. მწარმოებლების თქმით, გაჟონვის რისკი აღმოფხვრილია.
Eurora სუპერკომპიუტერის ელემენტები იკვებება 48 ვოლტიანი DC წყაროებით, რომელთა დანერგვამ შეამცირა ენერგიის გარდაქმნის რაოდენობა. საბოლოოდ, გამოთვლითი მოწყობილობებიდან ამოღებული თბილი წყალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა მიზნებისთვის.
დასკვნა
სუპერკომპიუტერების ინდუსტრია აქტიურად ვითარდება და აწესებს სულ უფრო მეტ ახალ რეკორდს მუშაობის და ენერგოეფექტურობის თვალსაზრისით. უნდა აღინიშნოს, რომ სწორედ ამ ინდუსტრიაშია, როგორც არსად, დღეს ფართოდ გამოიყენება თხევადი გაგრილების და 3D მოდელირების ტექნოლოგიები, რადგან სპეციალისტების წინაშე დგას ამოცანა, შექმნან სუპერ ძლიერი გამოთვლითი სისტემა, რომელიც შეძლებს ფუნქციონირებას შეზღუდული მოცულობა მინიმალური ენერგიის დანაკარგებით.
იური ხომუცკი- I-Teco-ს პროექტის მთავარი ინჟინერი. მასთან დაკავშირება შესაძლებელია შემდეგ მისამართზე: [ელფოსტა დაცულია]. სტატიაში გამოყენებულია მასალები ინტერნეტ პორტალიდან მონაცემთა ცენტრების შესახებ "www.AboutDC.ru - გადაწყვეტილებები მონაცემთა ცენტრებისთვის".