U ovom zanimljivom članku naučit ćete temu od velikog interesa: superkompjuter. Znaćete njenu istoriju a posebno koja je najmoćnija i njen doprinos napretku čovečanstva. Budite uzbuđeni čitajući!
superkompjuter
Prilagodljivost civilizacije na velike promjene koje nudi tehnologija, posebno one vezane za informacije, transformisala je perspektivu poimanja svijeta kao mjesta koje je svakim danom sve manje, a koje promjene percipira na stvaran i za osjetila vidljiv način.
Pronalazak sve efikasnijih i moćnijih računara je u javnom domenu običnog građanina. Počećemo tako što ćemo ponuditi definiciju ovog fantastičnog izuma čoveka.
Uspostavljanje definicije superkompjutera nije lak zadatak. Međutim, da bismo koristili jednostavan i racionalan koncept, može se reći: Superkompjuter je uređaj koji se u svom uvodu može smatrati maksimumom svog proceduralnog i proračunskog kapaciteta, sa mnogo većim kapacitetima ako ga uporedimo sa kompjuter za uobičajenu upotrebu.
Superkompjuter se može shvatiti i kao veoma moćan i brz tip računara, dizajniran da obradi velike količine informacija u vrlo kratkom vremenu i isključivo u obradi određenog zadatka.
U tom smislu, neki programeri smatraju da bi ispravna definicija bila da se superkompjuter smatra snažnijim i bržim računarom koji postoji u datom trenutku. Velike su veličine, mogu obraditi ogromne količine informacija u trenu, ciljati na određeno područje i imaju ogroman kapacitet pohrane. Hajde da pričamo o pozadini ovog uređaja.
historia
Godine 1960. kompanija Control Data Corporation (CDC), gospodin Seymour Cray, predstavila je prvi superkompjuter, koji je predvodio efikasnu metodologiju, sastavljenu od kompjuterskih tehnika, kao što su skladištenje, obrada i predstavljanje velikih količina podataka. veoma kratak vremenski okvir. Evo kratke biografije kreatora prvog superkompjutera.
Seymour Grey je rođen u Chippewa Fallsu. Wisconsin Sjedinjene Američke Države, 28. septembra 1925. i poginuo 6. oktobra 1996. u tragičnoj saobraćajnoj nesreći u Koloradu, Sjedinjene Američke Države. Studirao je Elektronsko inženjerstvo u Minesoti. Seymour Grey se smatra ocem superkompjutera; njegova najveća opsesija bila je stvaranje i razvoj ovog uređaja.
Kompanija Control Data Corporation (CDC) je 1957. godine izgradila superkompjuter CDC 1604, koji je bio prvi računar koji je koristio tranzistore umjesto vakuumskih cijevi, što je bila inovacija za to vrijeme.
Vremenom i zbog uspeha postignutog performansama Superkompjutera, Seymour Craig je bio motivisan da se osamostali i 1970. godine stvori sopstvenu kompaniju pod nazivom Cray's Research. Svrha ili poslovno ime ove kompanije je bila da se posveti isključivo projektovanju i izgradnji superkompjutera i prethodnoj narudžbini od strane naručioca.
CRAY-1 (1976), bio je model koji je instaliran u Nacionalnoj laboratoriji u Los Alamosu, uključivao je vektorski procesor zajedno sa skalarnim procesorom, koji se u to vrijeme smatrao najbržim na svijetu, koji je imao kapacitet od 1 milion 64-bitne riječi i vrijeme ciklusa od 12,5 nanosekundi. Njegova vrijednost bila je navedena na 10 miliona dolara.
Ova korporacija je pet godina zaredom bila lider na tržištu superkompjutera, pružajući nove dizajne prilagodljive zahtjevima korisnika.
Ovaj uređaj pod nazivom CRAY-2 (1985), imao je brzinu oko 6 do 12 puta veću od svog prethodnika, imao je oko 250 miliona riječi i 240.000 čipova, kao važnu osobinu. Unutra je bio potopljen rashladnom tečnošću. Sredinom 1986. godine postojalo je oko 130 sistema ovog tipa širom svijeta, od kojih je 90 proizvedeno od strane brenda Cray.
U ovom trenutku, tržištem superkompjutera dominiraju veoma solidne kompanije kao što su Industries Bussines Machines (IBM) i Hewlett Packard (HP), koje su delovale kao apsorbujuće kompanije za druge manje korporacije, čija je glavna svrha bila sticanje iskustva u takvim dinamična kompjuterska industrija.
Karakteristike superračunara
Jedna od najrelevantnijih karakteristika superkompjutera sastoji se od broja procesora i velike memorije, koja omogućava širok spektar efektivnog skladištenja operativnog sistema i fajlova. Njegov proračunski kapacitet je mnogo veći u poređenju sa uobičajenim računarima.
Najvažniji kriterijum performansi zamišljen je u kapacitetu izračunavanja koji se meri u FLOPS (Floating Points Operation per Second), što se podrazumeva kao aritmetička operacija ekvivalentna jednom flopu u sekundi. (Važno je naglasiti da se kraj s ne odnosi na množinu već na drugi s). Peta FLOPS, jedinica je ekvivalentna 1000 milijardi operacija u sekundi; ilustrativno je istaći da IBM Summit dostiže snagu od 200 PetaFLOPS.
Na ovaj način superkompjuter omogućava istovremeno povezivanje više korisnika sa udaljenih stanica na data centar, međutim, ima nedostatak u pogledu kvaliteta korisnika, jer se radi o specijalistima za određena istraživanja ili upite.
Kupci biraju ovu vrstu tehnologije, odnosno, sa stanovišta problema koji se rešavaju, biraju opremu preko kataloga koje promovišu kompanije koje distribuiraju ove tehnologije.
Druga karakteristika je vezana za obim, budući da je njena penetracija vrlo mala ili praktički nikakva u običnom društvu, međutim, neosporan je veliki uticaj koji ova tehnologija ima na istraživačke centre, univerzitete, finansijske centre. Nevladine organizacije i vladine kancelarije za upotrebu i tretman velikih baza podataka ili operacije sa ogromnim količinama kalkulacija.
Na ovaj način, superkompjuter je postao nezaobilazno sredstvo u naučnim istraživanjima i industriji u različitim sektorima savremenog društva.
Operativni sistemi na superkompjuteru
Superkompjuteri su komplikovane mašine, dizajnirane za specifične svrhe i zahtevaju složeni operativni sistem, prilagođen i optimizovan za tu svrhu.
S druge strane, treba napomenuti da prvi superkompjuteri nisu imali ugrađeni operativni sistem, što je primoralo podatkovne centre ili bilo koju drugu javnu ili privatnu instituciju koja je zahtijevala njegovo korištenje, da preuzme obavezu razvoja operativnog sistema ( SO ) posebno funkcionalna oprema; Ilustracije radi, CDC 6600 (koji se smatra prvim superkompjuterom u istoriji) koristio je OS, poznat kao Chippewa ili Greyov operativni sistem, koji je karakteriziran po tome što je vrlo jednostavan, ali s visokim pozivom da može kontrolirati različite zadatke kompjuterskog sistema. , što je rezultiralo da su različite aktivnosti uvijek imale ono što im je bilo potrebno da ostvare svoju svrhu.
Kronos operativni sistem
Dizajniran je i implementiran tokom 70-ih godina, a njegova glavna karakteristika je da se istovremeno može pristupiti obimu zadataka, što je važan uslov za značajno optimizaciju razvoja definisanog posla.
Operativni sistem CDC SCOPE
(Na engleskom, Nadzorna kontrola izvršavanja programa) je korišten tokom 60-ih, a njegova glavna karakteristika je da omogućava kontrolu svih sistemskih zadataka.
američki operativni sistem
(Mrežni operativni sistem) je bio hrabar program, budući da je njegovo usvajanje zamenilo prethodna dva tokom 70. Njegov glavni cilj je bio da NOS postane zajednički operativni sistem u svim inovacijama CDC (Control Data Corporation).
Mi /Ve(mrežni operativni sistem/virtuelno okruženje)
Zamenio je NOS, 80-ih godina, njegova glavna karakteristika se sastojala od obezbeđivanja virtuelne memorije, uslova koji je omogućio prepoznavanje i prihvatanje od strane kompjuterskog sveta tog vremena.
Savremeni operativni sistemi na superkompjuteru
Savremeni operativni sistemi koje koristi superkompjuter su:
Unix
Već dugo vremena ovi divovi koriste operativne sisteme zasnovane na Unixu. To su operativni sistemi zatvorenog koda, koji zahtijevaju licence koje omogućavaju korisnost njihovog korištenja, a njihovo prilagođavanje opremi je pretjerano skupo.
Linux
To je besplatan operativni sistem, otvorenog koda i sa visokim opsegom prilagodljivosti u odnosu na varijantu prilagođavanja; Potonji je najčešće korišten, iako nema grafičko sučelje, njegova upotreba je daljinski način rada putem sigurnih veza i terminala.
Vrste superračunara i njihovi operativni sistemi
Ispod ćete pronaći neke od superračunara i operativnih sistema koje koriste.
planinski lanac
To je veoma moćan superkompjuter i njegov operativni sistem je Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway Taihu Light
To je superkompjuter kineske proizvodnje i radi na sopstvenom operativnom sistemu pod nazivom Sunway RaiseOS 2:0:5.
Thianhe-2A
Nalazi se u Kini, operativni sistem mu je Kylin Linux.
Pizz Daint
Nalazi se u Švajcarskoj i njegov operativni sistem je Cray Linus Environment, takođe poznat kao UNICOS, koji se sastoji od operativnog sistema Unix emulatora.
trojstvo
To je moćan superkompjuter, koji se fizički nalazi u Sjedinjenim Državama i koristi isti operativni sistem koji je gore opisan.
Titan
To je moćan superkompjuter koji se nalazi u Sjedinjenim Državama i koristi Cray kao svoj operativni sistem.
Al Bridging Cloud Infrastructure
To je veoma moćan računar, koji se nalazi u Japanu i koristi operativni sistem zasnovan na Linuxu.
sekvoja
Smješten u Sjedinjenim Državama i kao i prethodni, također radi sa Linux operativnim sistemom.
vrh
Pokreće operativni sistem pod nazivom Red Hat Enterprise Linux (RHEL) bez posebnih modifikacija, ali ima niz naprednih kompajlera i matematičkih biblioteka koje mu daju bolje performanse uz postizanje optimalne efikasnosti.
Sistem hlađenja
Sistemi za hlađenje superkompjutera zahtevaju posebnu kontrolu temperature čija je svrha da odvede toplotu koju proizvode više komponenti koje čine strukturu ovog računara, kao i da je prikladno uzeti u obzir visoke troškove, ne samo u smislu njegove cene. ali se odnosi, ali na preveliki trošak u održavanju preventivnog i korektivnog reda, kao i aktivnosti obuke osoblja zaduženog za rad ovih gigantskih računarskih mašina.
Trebali biste znati da ovi sistemi generiraju veliku količinu topline zbog skupa komponenti koje imaju unutrašnja kola koja ih čine; Ovo je situacija koju dizajneri hardvera uzimaju u obzir i zamišljeni su brojni mehanizmi da regulišu proizvedenu toplotu koja bi mogla da utiče na performanse sistema, ozbiljno utičući na centralnu procesorsku jedinicu (CPU) ili neke od njenih obližnjih perifernih uređaja.
Najmoderniji superkompjuter ima poseban mehanizam za kontrolu temperature, od kojih je jedan sistem hlađenja koji je instalirala kompanija Johnson Controls, koju vodi Univerzitet u Stuttgartu (Njemačka).
Za smještaj ovih rashladnih sistema projektovana je posebna zgrada sa niskom potrošnjom energije, velikom redundantnošću i velikom operativnom sposobnošću, sa ciljem minimiziranja minimalne proizvodnje ugljičnog dioksida (CO2), poštujući relativne globalne propise prema globalnim klimatskim promjenama. Ugrađena su četiri rashladna tornja i vrlo fleksibilan tip upravljanja sa vrlo kratkim vremenom reakcije, čime se postižu impresivni rezultati visoke efikasnosti uz izvanredne uštede energije.
hlađenje potapanjem
Imerzijsko hlađenje je tehnika koja uključuje uranjanje servera u tekućinu koja pruža rashladni medij bolji od ventilacije klima uređaja. Ova tehnologija je uvedena u model broj 1 Green 500 serije, sa najefikasnijim data centrima na svijetu.
Osim toga, 3M industrija i programer podataka u Hong Kongu pokazali su postrojenje sa ovom vrstom tehnologije čime se postiže značajno smanjenje prostora kao i smanjenje troškova.
U nastavku objašnjavamo kako kompanije implementiraju sisteme hlađenja.
IBM slučaj
Veličina superračunara proizvodi veliku snagu u njihovim performansama, ali vezano za ovu prednost, postoji velika proizvodnja topline, što uzrokuje velike troškove u potrošnji električne energije. Kako bi se suprotstavili ovoj slabosti, implementirana je strategija koju su usvojile velike korporacije u sektoru, dizajnirali su rashladne sisteme za klimatizaciju i dizajn prostorija niske temperature.
IBM je razvio tehnologiju zasnovanu na opremi za hlađenje upotrebom vode koja se dovodi unutra kroz mikrokanale, inspirisana paralelizmom cirkulacije krvi u ljudskom tijelu. Uz ovu tehniku, hlađen je SuperMUC, jedan od najvećih superkompjutera u Evropi, koji se nalazi u Lajbnizu, koji je proizveo uštedu energije od 40%.
Lenovo je sa svoje strane osmislio sistem hlađenja čija je svrha da značajno smanji potrošnju energije svoje opreme, pod nazivom Neptun, a njegova snaga je u korišćenju tople vode, na osnovu sledeće procedure:
„U tradicionalnim sistemima za hlađenje moramo hladiti vodu na niske temperature da bismo mogli pravilno ohladiti opremu. Možemo staviti vodu do 50 stepeni, pa je trošak hlađenja znatno manji.
Pored navedenog, na komplementaran način primjenjuju sistem za praćenje i regulaciju potrošnje energije u realnom vremenu.
Glavne upotrebe superkompjutera
Pojava ove tehnologije u životu savremenog čoveka postigla je veliku motivaciju u obuci profesionalaca, istraživača i tehnologa u oblasti računarstva, posebno znanja vezanih za ove divove računarskog sveta. Inkorporacija istraživačkih, inovacijskih i poslovnih razvojnih centara, podrška jačanju industrijskih parkova, centara za obradu podataka u privatnom i javnom sektoru svakim je danom sve češća.
Programiranje se doživljava kao korisna oblast zbog svog prisustva u različitim oblastima ljudskog razvoja, koje potiče od tretmana složenih problema koji zahtevaju veliki računarski kapacitet i razvoj aplikacija koje odgovaraju na probleme u realnom vremenu. U okviru ovog spektra aplikacija imamo:
- Razvoj prediktivnih i simulacionih modela, kao što su migraciona kretanja ljudskih masa na planeti, prediktivni klimatski modeli sa malom greškom prognoze, klimatske promene i njihov uticaj na društveni sistem i ekosistem.
- Djeluje kao centar gravitacije za industrijski razvoj usmjeren na dizajn i automatizaciju inženjerskih projekata, posebno u dizajnu aplikacija umjetne inteligencije u sektoru. Da li ste zainteresirani za učenje o umjetnoj inteligenciji? Predlažem da čitate dalje Karakteristike umjetne inteligencije
- Obrada slika, jačanje upravljačkih i geografskih informacionih sistema, unapređenje robotike.
- U medicinskim istraživanjima, superkompjuter pokriva različita područja kao što su dizajn umjetnih srca, kompjuterska tomografija, procjena oštećenja mozga i karakterizacija biohemijske strukture virusa Covid-19 za određivanje mogućih lijekova koji mogu imati vezu s toksičnošću. virusa, virusa, s tim u vezi Mare Nostrum superkompjuter koji se nalazi u Španiji sprovodi ovu vrstu istraživanja u realnom vremenu. Također se posvećuje izvođenju studija biotehnologije i genetskog inženjeringa.
Superračunari Koji su najmoćniji?
U sadašnjim okolnostima koje preživljava savremeni svijet, ponekad nas iznenađuju nevjerovatni paradoksi poput nanoloških procesa, gdje minijaturizacija označava klasu harmoničnog naučnog i tehnološkog razvoja u smislu pragmatične optike. Superkompjuteri idu u suprotnom smjeru, od tehnoloških divova s izvanrednom robusnošću u potrazi za rješenjima do velikih problema koji se roje u našem okruženju i poklapaju se s tom pragmatičnom vizijom koja se javlja kao zadovoljavajući odgovor za ublažavanje ili nestanak postavljenih problema.
Top500 je projekat osmišljen da istakne 500 najmoćnijih superkompjutera na svetu danas.Važno je napomenuti da je ovu listu napravila grupa gurua u oblasti računarstva. Pet najmoćnijih superkompjutera 2020. će se koristiti u ovom postu.
vrh
On se smatra najmoćniji superkompjuter na svetu. Dizajniran od strane IBM-a za Nacionalnu laboratoriju Oak Ridge u Tennesseeju, koja pripada američkom Ministarstvu energetike. Zauzima ekvivalent dva košarkaška terena i dostiže impresivnih 148,6 petaflopsa, zahvaljujući svojim 2,41 milion jezgara.
planinski lanac
Dizajniran od strane IBM-a, odgovoran je za stvaranje drugog najmoćnijeg superkompjutera na listi, koji se nalazi u Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Livermore u Kaliforniji. Na osnovu a hardver Slično Summitu. Sierra dostiže 94,6 petaflopsa.
Sunway Taihu Light
Sa ovim superkompjuterom, TaihuLight, koji je napravio Nacionalni istraživački centar za inženjerstvo i tehnologiju paralelnog računarstva i instaliran u Nacionalnom superkompjuterskom centru u Wuxi (Kina). Za razliku od drugih mašina njegovog kalibra, njemu nedostaju akceleratorski čipovi, pa se njegovih 93 petaflopa oslanja na više od 10 miliona kineskih Sunway procesora.
Tianhe-2A
Superkompjuter koji se naziva i Milky Way 2A, nalazi se u Nacionalnom superkompjuterskom centru (Guangdžou, Kina) razvijen od strane Nacionalnog univerziteta za odbrambenu tehnologiju i opremljen Intel Xeon procesorima za dostizanje 61,4 petaflopsa. Prema njegovim operaterima, odredište je uspostavljanje računskog poretka odbrambenih problema vladine prirode.
Frontera
Ovu super mašinu je razvio Dell i opremio Intel. Smatra se najbržim superkompjuterom na svijetu koji se nalazi u Texas Advanced Computing Centru, Univerziteta u Teksasu (SAD). Sarađujte sa tri tuceta naučnih timova na istraživanjima vezanim za fiziku crnih rupa, kvantnu mehaniku, dizajn lekova ili klimatske modele. Njegovih 23,5 petaflopsa biće dostupno naučnoj zajednici, koja će imati koristi od njegove računarske snage, posebno u oblastima astrofizike, nauke o materijalima, energije, genomike i modeliranja prirodnih katastrofa.
MareNostrum5: Izvanredan superkompjuter
Ime MareNostrum, vodi porijeklo od denominacije koju su stari Rimljani pravili od Sredozemnog mora. Superkompjuterski centar u Barceloni (Nacionalni superkompjuterski centar) daje ovo ime najamblematičnijem superkompjuteru, koji je u svojim različitim verzijama postao najmoćnija mašina u Španiji, a na kraju svoje najnovije verzije, MareNoustrum5, projektovan je kao jedan od velikih računara Evropske unije.
Hajde da saznamo više o ovom kompjuterskom gigantu. Predviđeno je da će njegov kapacitet dostići snagu od 200 petaflopsa, nadmašujući oko 17 puta trenutnu verziju od 13,7 petaflopsa i 10.000 puta veći (MareNostrum 4). Termin pre-excalada se koristi za označavanje superkompjutera koji mogu premašiti barijeru od 150 petaflopsa.
Važno je istaći ulaganje Španije, zemlje članice Evropske unije, koja izdvaja javna sredstva za superračunanje. Državne administracije su, bez obzira na njihovu ideološku pristrasnost, pokazale veliko interesovanje za koncepciju. razvoj i primjena ovih tehnika za rješavanje velikih domaćih i stranih problema.
Superkompjuter MareNostrum u svim svojim verzijama postao je kamen temeljac naučnih i tehnoloških istraživanja u Evropskoj uniji, što je velika podrška superračunarstvu, ne samo na nivou diseminacije, već i kao podrška finansijskim sredstvima.
Dakle, što više alata nudi Barcelona Supercomputing Center, to se oko njega formira više radnih grupa posvećenih istraživanju, sa primarnom namjerom da promovišu svoju najsavremeniju tehnologiju u potrazi za interesima i rješavanju problema koji pogađaju moderna društva.
MareNostrum nije samo sjajan superkompjuter, već predstavlja i stub privlačnosti, zamišljen za dostupnost upotrebe naučnoj zajednici na globalnom nivou.
Ono što MareNostrum radi je izuzetno široko, on predstavlja razvojni program u dizajnu različitih prototipova koji su stvorili generaciju superkompjutera u svakoj verziji moćnijeg i svestranijeg alata, ne samo u svom hardveru i softveru, već iu svojoj projekciji prema društvu. .
Do sada je razvijeno pet verzija MareNostrum superkompjutera.
MareNostrum 1: Zamišljen je zahvaljujući sinergiji između španske vlade i kompanije IBM kroz sporazum o izgradnji jednog od najbržih superkompjutera u Evropi 2004. Njegov računski kapacitet je bio 42.35 teraflopsa (42.35 triliona operacija u sekundi).
MareNostrum 2: U novembru 2006. povećan je njegov računarski kapacitet, motivisan velikom potražnjom za naučnim projektima. Ovaj kapacitet je bio 94.21 teraflopsa, duplo u odnosu na prethodnika, a da bi se postigle ove performanse, broj procesora je povećan sa 4.812 na 10.240.
MareNostrum 3: Kroz ažuriranje, dostignut je vrhunac performansi od 1.1. petaflopsa u 2012-2013, zahvaljujući dodavanju 48,896 Intel Sandy Bridge računara na 3,056 čvorova, uključujući 84 Xeon Phi 5110P na 42 čvora, sa preko 115TB glavne memorije i 2PB GPFS memorije na disku.
MareNostrum 4: Do kraja 2017. godine, ovaj gigant je počeo sa radom, dostigao je svoje vrhunske performanse od 13.7 Petaflopsa, njegov proračunski kapacitet je raspoređen u dva potpuno različita bloka, nastalih blok tehnologijama.
Opća namjena ovih blokova je sadržavala 46 ladica od 3.456 čvorova, svaki čvor je imao dva Intel Xeon Platinum čipa, svaki redom sa 24 procesora koji akumuliraju ukupno 165,888 procesora i glavnu memoriju od 390 terabajta.Njegova vršna snaga je dostigla 11.15 petaflopsa, u godini. drugim riječima, sposoban je obraditi više od jedanaest milijardi operacija u sekundi, deset puta više od svog prethodnika.
Najmoćniji superkompjuter: MareNostrum5
Sredinom 2019. godine, kompanija EuroHPC odabrala je Barseloni Supercomputing Center kao entitet u kojem će se nalaziti superkompjuter sa najvećim kapacitetom preekskalacije na evropskom kontinentu. S predviđa puštanje u rad 31. decembra 2020. godine i bit će najvažniji superkompjuter za privlačenje pažnje i rješavanje raznolikosti kontroverzi koje čekaju moderna društva.
Na ovaj način možemo razumjeti važnost superkompjutera u svijetu, velikog izuma koji još uvijek cvjeta na neodoljiv način. Svjetske sile, poput SAD-a, Japana i Kine, teže zdravoj konkurenciji u korist čovječanstva.
Zatim pogledajte sljedeći video, kako biste proširili svoje znanje o ovoj zanimljivoj temi.