V tomto zajímavém článku se dozvíte velmi zajímavé téma: superpočítač. Poznáte jeho historii a především to, která je nejmocnější a její přínos pro pokrok lidstva. Natěšte se na čtení!
superpočítač
Adaptabilita civilizace na velké změny, které nabízí technologie, zejména ty, které se týkají informací, proměnila perspektivu pojímání světa jako místa, které se každým dnem zmenšuje a které vnímá změny reálným a smysly vnímatelným způsobem.
Vynález stále výkonnějších a výkonnějších počítačů je veřejným vlastnictvím běžného občana. Začneme tím, že nabídneme definici tohoto fantastického vynálezu člověka.
Stanovení definice superpočítače není snadný úkol. Abychom však použili jednoduchý a racionální koncept, lze říci: Superpočítač je zařízení, které lze v úvodu považovat za maximum své procedurální a výpočetní kapacity, s mnohem vyššími kapacitami, pokud jej srovnáme s počítač běžně používaný počítač.
Superpočítač lze chápat také jako velmi výkonný a rychlý typ počítače, určený ke zpracování velkého množství informací ve velmi krátkém čase a výhradně při zpracování konkrétního úkolu.
V tomto smyslu se někteří programátoři domnívají, že správnou definicí by bylo považovat superpočítač za výkonnější a rychlejší počítač, který v danou chvíli existuje. Jsou velké, dokážou zpracovat obrovské množství informací v mžiku, zaměří se na konkrétní oblast a mají obrovskou úložnou kapacitu. Pojďme se bavit o pozadí tohoto zařízení.
historie
V roce 1960 společnost Control Data Corporation (CDC), pan Seymour Cray, představila první superpočítač, který vedl k efektivní metodice složené z počítačových technik, jako je ukládání, zpracování a reprezentace velkých objemů dat. velmi krátký časový rámec. Zde je stručný životopis tvůrce prvního Superpočítače.
Seymour Gray se narodil v Chippewa Falls. Wisconsin United States, 28. září 1925 a zemřel 6. října 1996 při tragické autonehodě v Coloradu, Spojené státy americké. Vystudoval elektronické inženýrství v Minnesotě. Seymour Gray je považován za otce superpočítačů; jeho největší posedlostí bylo vytvoření a vývoj tohoto zařízení.
V roce 1957 společnost Control Data Corporation (CDC) postavila superpočítač CDC 1604, který byl prvním počítačem využívajícím tranzistory místo elektronek, což byla na tehdejší dobu inovace.
Postupem času a díky úspěchu dosaženému výkonem superpočítačů byl Seymour Craig motivován osamostatnit se a v roce 1970 vytvořit vlastní společnost s názvem Cray's Research. Účelem či obchodním jménem této společnosti bylo věnovat se výhradně návrhu a konstrukci superpočítačů a předchozí objednávce ze strany klienta.
CRAY-1 (1976), byl model, který byl instalován v Los Alamos National Laboratory, obsahoval vektorový procesor spolu se skalárním procesorem, který byl v té době považován za nejrychlejší na světě a měl kapacitu 1 milionu 64bitová slova a doba cyklu 12,5 nanosekund. Jeho hodnota byla vyčíslena na 10 milionů dolarů.
Tato společnost byla pět let v řadě lídrem na trhu superpočítačů a poskytovala nové návrhy přizpůsobitelné požadavkům uživatelů.
Toto zařízení nazvané CRAY-2 (1985), mělo rychlost asi 6 až 12krát vyšší než jeho předchůdce, mělo asi 250 milionů slov a 240.000 1986 čipů, což je důležitá vlastnost. Uvnitř byl ponořen chladicí kapalinou. V polovině roku 130 bylo po světě asi 90 systémů tohoto typu, z nichž XNUMX postavila značka Cray.
V současné době na trhu superpočítačů dominují velmi solidní společnosti jako Industries Bussines Machines (IBM) a Hewlett Packard (HP), které se chovaly jako pohlcující společnosti pro další menší korporace, jejichž hlavním účelem bylo získat zkušenosti v této oblasti. dynamický počítačový průmysl.
Charakteristika superpočítače
Jednou z nejdůležitějších vlastností superpočítače je počet procesorů a jeho velká paměť, která umožňuje širokou škálu efektivního ukládání operačního systému a souborů. Jeho výpočetní kapacita je mnohem vyšší než u běžných počítačů.
Nejdůležitějším kritériem výkonnosti je výpočetní kapacita, která se měří ve FLOPS (Floating Points Operation per Second), což je chápáno jako aritmetická operace ekvivalentní jednomu flopu za sekundu. (Je důležité zdůraznit, že koncové s neodkazuje na množné číslo, ale na druhé s). Peta FLOPS je jednotka ekvivalentní 1000 miliardám operací za sekundu; je ilustrativní poukázat na to, že IBM Summit dosahuje výkonu 200 PetaFLOPS.
Superpočítač tak umožňuje připojení více uživatelů současně a ze vzdálených stanic k datovému centru, má to však nevýhodu s ohledem na kvalitu uživatelů, protože se jedná o specialisty na konkrétní vyšetřování nebo dotazy.
Zákazníci volí tento typ technologie, to znamená, že z hlediska řešených problémů si zařízení vybírají prostřednictvím katalogů propagovaných společnostmi, které tyto technologie distribuují.
Další charakteristika souvisí s rozsahem, protože její penetrace je v běžné společnosti velmi nízká nebo prakticky žádná, nicméně velký dopad, který má tato technologie na výzkumná centra, univerzity, finanční centra, je nepopiratelný. Nevládní organizace a vládní úřady pro použití a zpracování velkých databází nebo operací s obrovskými objemy výpočtů.
Superpočítač se tak stal nepostradatelným nástrojem vědeckého výzkumu a průmyslu v různých sektorech současné společnosti.
Operační systémy na superpočítači
Superpočítače jsou složité stroje navržené pro specifické účely a vyžadují komplexní operační systém, přizpůsobený a optimalizovaný pro tento účel.
Na druhou stranu je třeba poznamenat, že první superpočítače neměly vestavěný operační systém, tato podmínka nutila datová centra nebo jakoukoli jinou veřejnou či soukromou instituci, která jeho použití vyžadovala, převzít závazek vývoje operačního systému ( SO ) konkrétně funkční zařízení; Pro ilustraci, CDC 6600 (považovaný za první superpočítač v historii) používal operační systém známý jako Chippewa nebo Grayův operační systém, který se vyznačuje tím, že je velmi jednoduchý, ale s vysokým nasazením, aby mohl ovládat různé úkoly počítačového systému. , což vedlo k tomu, že různé činnosti měly vždy to, co vyžadovaly, aby mohly plnit svůj účel.
Operační systém Kronos
Byla navržena a realizována v průběhu 70. let a její hlavní charakteristikou je, že objem úkolů bylo možné zpřístupnit současně, což je důležitá podmínka pro výraznou optimalizaci rozvoje definované práce.
Operační systém CDC SCOPE
(V angličtině, Dohled nad prováděním programu) byl používán během 60. let XNUMX. století, jeho hlavní charakteristikou je, že umožňuje řídit všechny systémové úlohy.
americký operační systém
(Network Operating System) byl odvážný program, protože jeho přijetí nahradilo předchozí dva během 70. let XNUMX. století Jeho hlavním cílem bylo vytvořit z NOS společný operační systém ve všech inovacích CDC (Control Data Corporation).
Us /Ve (síťový operační systém / virtuální prostředí)
Nahradil NOS, v 80. letech jeho hlavní charakteristikou bylo poskytování virtuální paměti, což byla podmínka, která umožňovala uznání a přijetí tehdejším počítačovým světem.
Moderní operační systémy na superpočítači
Moderní operační systémy, které superpočítač používá, jsou následující:
Unix
Po dlouhou dobu tito giganti používali operační systémy založené na Unixu. Jsou to operační systémy s uzavřeným kódem, které vyžadují licence umožňující užitečnost jejich použití a jejich přizpůsobení zařízení je nadměrně nákladné.
Linux
Jedná se o bezplatný operační systém s otevřeným zdrojovým kódem as velkým rozsahem přizpůsobivosti ve vztahu k variantě přizpůsobení; Ten je nejpoužívanější, přestože nemá grafické rozhraní, jeho použití je vzdálený režim prostřednictvím zabezpečených připojení a terminálů.
Typy superpočítačů a jejich operační systémy
Níže naleznete některé superpočítače a operační systémy, které používají.
Pilka
Jde o velmi výkonný superpočítač a jeho operačním systémem je Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
Je to superpočítač čínské výroby a běží na vlastním operačním systému Sunway RaiseOS 2:0:5.
Thianhe-2A
Nachází se v Číně, jeho operačním systémem je Kylin Linux.
Pizz Daint
Nachází se ve Švýcarsku a jeho operačním systémem je Cray Linus Environment, také známý jako UNICOS, který se skládá z operačního systému emulátoru Unix.
Trojice
Jde o výkonný superpočítač, který se fyzicky nachází ve Spojených státech a používá stejný operační systém popsaný výše.
Titan
Jde o výkonný superpočítač umístěný ve Spojených státech a jako operační systém používá Cray.
Al Bridging Cloud Infrastructure
Je to velmi výkonný počítač, který se nachází v Japonsku a používá operační systém založený na Linuxu.
Sekvoje
Nachází se ve Spojených státech a stejně jako předchozí pracuje také s operačním systémem Linux.
Summit
Běží na něm operační systém s názvem Red Hat Enterprise Linux (RHEL) bez speciálních úprav, ale má řadu pokročilých kompilátorů a matematických knihoven, které mu poskytují lepší výkon při dosažení optimální efektivity.
Chladící systém
Chladicí systémy superpočítače vyžadují speciální teplotní regulaci, jejímž účelem je odvádět teplo produkované více komponentami, které tvoří strukturu tohoto počítače, stejně jako je vhodné uvažovat s vysokými náklady, a to nejen z hlediska jeho ceny. ale odkazuje, ale na nadměrné náklady na udržování preventivního a nápravného pořádku, jakož i na školicí činnost personálu, který má na starosti provoz těchto obřích počítacích strojů.
Měli byste vědět, že tyto systémy generují velké množství tepla díky sadě komponent, které mají vnitřní obvody, které je tvoří; Toto je situace, kterou návrháři hardwaru berou v úvahu a jsou navrženy četné mechanismy pro regulaci produkovaného tepla, které by mohlo ovlivnit výkon systému a vážně ovlivnit centrální procesorovou jednotku (CPU) nebo některé z jeho blízkých periferií.
Nejmodernější superpočítač má speciální mechanismus regulace teploty, jedním z nich je chladicí systém instalovaný společností Johnson Controls provozovanou Univerzitou ve Stuttgartu (Německo).
Pro umístění těchto chladicích systémů byla navržena speciální budova s nízkou spotřebou energie, vysokou redundancí a velkou provozní schopností s cílem minimalizovat minimální produkci oxidu uhličitého (CO2) a respektovat tak relativní globální předpisy ke globální změně klimatu. Byly instalovány čtyři chladicí věže a vysoce flexibilní typ řízení s velmi krátkou reakční dobou, čímž bylo dosaženo působivých výsledků vysoké účinnosti s mimořádnými úsporami energie.
ponorné chlazení
Imerzní chlazení je technika, která zahrnuje ponoření serverů do kapaliny, která poskytuje chladicí médium lepší než ventilace klimatizace. Tato technologie byla představena v modelu č. 1 řady Green 500 s nejefektivnějšími datovými centry na světě.
Kromě toho průmysl 3M a vývojář dat v Hong Kongu ukázali, že zařízení s tímto typem technologie dosáhlo významného snížení prostoru a také snížení nákladů.
Níže vysvětlujeme, jak společnosti implementují chladicí systémy.
Případ IBM
Velikost superpočítačů produkuje velký výkon v jejich výkonu, ale v souvislosti s touto výhodou je velká produkce tepla, což způsobuje velké náklady na spotřebu elektrické energie. K potlačení této slabosti byla implementována strategie přijatá velkými korporacemi v tomto sektoru, které navrhly klimatizační chladicí systémy a design místností s nízkou teplotou.
IBM vyvinula technologii založenou na chladicím zařízení pomocí vody přiváděné dovnitř mikrokanály, inspirovanou paralelností krevního oběhu v lidském těle. S poskytnutím této techniky je chlazen SuperMUC, jeden z největších superpočítačů v Evropě, který se nachází v Leibniz, což přineslo úsporu energie 40 %.
Lenovo za sebe vymyslelo chladicí systém, jehož účelem je výrazně snížit energetickou spotřebu jeho zařízení, zvaného Neptun, a jeho síla spočívá ve využití horké vody, a to na základě následujícího postupu:
„V tradičních chladicích systémech musíme vodu ochladit na nízké teploty, abychom byli schopni správně ochladit zařízení. Můžeme dát vodu až 50 stupňů, takže náklady na chlazení jsou mnohem nižší.
Kromě výše uvedeného doplňkově aplikují systém sledování a regulace spotřeby energie v reálném čase.
Hlavní využití superpočítače
Objevení se této technologie v životě moderního člověka dosáhlo velké motivace ve vzdělávání odborníků, výzkumníků a technologů v oblasti výpočetní techniky, zejména znalostí souvisejících s těmito giganty výpočetního světa. Začleňování center výzkumu, inovací a rozvoje podnikání, podpora posilování průmyslových parků, center zpracování dat v soukromém i veřejném sektoru je každým dnem běžnější.
Programování je vnímáno jako užitečný obor kvůli jeho přítomnosti v různých oblastech lidského vývoje, pocházející z řešení složitých problémů, které vyžadují velkou výpočetní kapacitu, a vývoje aplikací, které reagují na obavy v reálném čase. V rámci této řady aplikací máme:
- Vývoj predikčních a simulačních modelů, jako jsou migrační pohyby lidských mas po planetě, prediktivní klimatické modely s nízkou chybou předpovědi, změna klimatu a její dopad na socio-systém a ekosystém.
- Funguje jako těžiště průmyslového rozvoje zaměřeného na navrhování a automatizaci inženýrských projektů, zejména při navrhování aplikací umělé inteligence v sektoru Máte zájem o poznání umělé inteligence? Doporučuji číst dál Charakteristika umělé inteligence
- Zpracování obrazu, posílení řídících a geografických informačních systémů, zlepšení robotiky.
- V lékařském výzkumu pokrývá superpočítač různé oblasti, jako je návrh umělých srdcí, počítačová tomografie, odhad poškození mozku a charakterizace biochemické struktury viru Covid-19 pro určení možných léků, které mohou mít souvislost s toxicitou. virů, v tomto ohledu Mare Nostrum superpočítač umístěný ve Španělsku provádí tento typ výzkumu v reálném čase. Věnuje se také provádění studií biotechnologie a genetického inženýrství.
Superpočítače Které jsou nejvýkonnější?
V současných podmínkách, které moderní svět přežívá, jsme někdy překvapeni neuvěřitelnými paradoxy, jako jsou nanologické procesy, kde miniaturizace označuje třídu harmonického vědeckého a technologického rozvoje z hlediska pragmatické optiky. Superpočítače jdou opačným směrem, od technologických gigantů s mimořádnou robustností při hledání řešení velkých problémů, které se v našem prostředí rojí, a shodují se s onou pragmatickou vizí, která se objevuje jako uspokojivá reakce na zmírnění nebo vymizení nastolených problémů.
Top500 je projekt navržený tak, aby vyzdvihl 500 nejvýkonnějších superpočítačů současného světa. Je důležité poznamenat, že tento seznam vytvořila skupina guru v oblasti výpočetní techniky. V tomto příspěvku bude použito pět nejvýkonnějších superpočítačů roku 2020.
Summit
Je považován za nejvýkonnější superpočítač světa. Navrženo IBM pro národní laboratoř Oak Ridge v Tennessee, která patří pod ministerstvo energetiky USA. Zabírá ekvivalent dvou basketbalových hřišť a díky 148,6 milionu jader dosahuje působivých 2,41 petaflopů.
Pilka
Navrhl jej IBM a je zodpovědný za vytvoření druhého nejvýkonnějšího superpočítače na seznamu, který se nachází v Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii. Na základě a technické vybavení Podobné jako Summit. Sierra dosahuje 94,6 petaflopů.
Sunway TaihuLight
S tímto superpočítačem TaihuLight, postaveným Národním výzkumným střediskem paralelního výpočetního inženýrství a technologií a instalovaným v Národním superpočítačovém centru ve Wuxi. (Čína). Na rozdíl od jiných strojů jeho kalibru postrádá akcelerační čipy, takže jeho 93 petaflopů spoléhá na svých více než 10 milionů čínských procesorů Sunway.
Tianhe-2A
Superpočítač, nazývaný také Milky Way 2A, se nachází v Národním superpočítačovém centru (Guangzhou, Čína) je vyvinutý Národní univerzitou obranné technologie a je vybaven procesory Intel Xeon pro dosažení 61,4 petaflops. Podle jeho provozovatelů je cílem stanovit výpočtový řád obranných problémů vládního charakteru.
Frontera
Tento super stroj byl vyvinut společností Dell a vybaven společností Intel. Byl považován za nejrychlejší superpočítač na světě umístěný v Texas Advanced Computing Center, University of Texas (USA). Spolupracujte se třemi desítkami vědeckých týmů na výzkumu souvisejícím s fyzikou černých děr, kvantovou mechanikou, designem léků nebo klimatickými modely. Jeho 23,5 petaflopů bude k dispozici vědecké komunitě, která bude těžit z jeho výpočetního výkonu zejména v oblastech astrofyziky, materiálových věd, energetiky, genomiky a modelování přírodních katastrof.
MareNostrum5: Mimořádný superpočítač
Jméno MareNostrum, má svůj původ z označení, které staří Římané vytvořili ze Středozemního moře. Barcelonské superpočítačové centrum (National Supercomputing Center) dává toto jméno nejrenomovanějšímu superpočítači, který se ve svých různých verzích stal nejvýkonnějším strojem ve Španělsku a na konci své nejnovější verze, MareNoustrum5, je projektován jako jeden z velkých počítačů. Evropské unie.
Pojďme se o tomto počítačovém gigantovi dozvědět více. Předpokládá se, že jeho kapacita dosáhne výkonu 200 petaflopů, což je asi 17krát více než současná verze 13,7 petaflopů a 10.000 4krát větší (MareNostrum 150). Termín pre-excalated se používá k označení superpočítačů schopných překročit hranici XNUMX petaflops.
Je důležité vyzdvihnout investici Španělska, členské země Evropské unie, která věnuje veřejné zdroje na superpočítače. Vládní administrativy, bez ohledu na svou ideologickou zaujatost, kladly velký zájem na koncepci. vývoj a aplikace těchto technik při řešení velkých domácích i zahraničních problémů.
Superpočítač MareNostrum ve všech svých verzích se stal základním kamenem vědeckého a technologického výzkumu v Evropské unii, což je velká podpora superpočítačů nejen na úrovni šíření, ale i podpory finančních zdrojů.
Čím více nástrojů Barcelonské superpočítačové centrum nabízí, tím více pracovních skupin věnujících se výzkumu se kolem něj vytváří, s primárním záměrem propagovat jeho nejmodernější technologii při prosazování zájmů a řešení problémů, které ovlivňují moderní společnosti.
MareNostrum je nejen skvělý superpočítač, ale představuje také pól přitažlivosti, koncipovaný pro dostupnost využití pro vědeckou komunitu na celosvětové úrovni.
To, co MareNostrum dělá, je extrémně široké, představuje vývojový program v designu různých prototypů, které vytvořily generaci superpočítačů v každé verzi, výkonnější a všestrannější nástroj, a to nejen ve svém hardwaru a softwaru, ale také v projekci směrem ke společnosti. .
Doposud bylo vyvinuto pět verzí superpočítače MareNostrum.
MareNostrum 1: Vznikl díky synergii mezi španělskou vládou a společností IBM prostřednictvím dohody o vybudování jednoho z nejrychlejších superpočítačů v Evropě v roce 2004. Jeho výpočetní kapacita byla 42.35 teraflops (42.35 bilionu operací za sekundu) .
MareNostrum 2: V listopadu 2006 se zvýšila její výpočetní kapacita, motivována velkou poptávkou po vědeckých projektech. Tato kapacita byla 94.21 teraflops, dvojnásobek oproti předchůdci, a pro dosažení tohoto výkonu byl počet procesorů zvýšen z 4.812 10.240 na XNUMX XNUMX.
MareNostrum 3: Prostřednictvím aktualizace bylo dosaženo výkonnostního vrcholu 1.1. petaflops v letech 2012-2013, a to díky přidání 48,896 3,056 výpočetních jednotek Intel Sandy Bridge na 84 5110 uzlech, včetně 42 Xeon Phi 115P na 2 uzlech, s více než XNUMX TB hlavní paměti a XNUMX PB GPFS diskového úložiště.
MareNostrum 4: Do konce roku 2017 tento gigant začal fungovat, dosáhl svého špičkového výkonu 13.7 Petaflops, jeho výpočetní kapacita byla rozdělena do dvou zcela odlišných bloků, vycházejících z blokových technologií.
Obecný účel těchto bloků obsahoval 46 zásobníků 3.456 24 uzlů, každý uzel měl dva čipy Intel Xeon Platinum, každý postupně s 165,888 procesory s celkem 390 11.15 procesory a hlavní pamětí XNUMX terabajtů. Jeho špičkový výkon dosáhl XNUMX petaflopů jinými slovy, je schopen zpracovat více než jedenáct miliard operací za sekundu, desetkrát více než jeho předchůdce.
Nejvýkonnější superpočítač: MareNostrum5
V polovině roku 2019 si společnost EuroHPC vybrala barcelonské superpočítačové centrum jako subjekt, kde bude umístěn superpočítač s nejvyšší předexkalační kapacitou na evropském kontinentu. S jeho uvedení do provozu předpokládá 31. prosince 2020 a bude nejdůležitějším superpočítačem pro pozornost a řešení rozmanitosti kontroverzí, které na moderní společnosti číhají.
Tímto způsobem můžeme pochopit význam superpočítačů ve světě, velkého vynálezu, který stále zažívá obrovský boom. Světové mocnosti, jako jsou USA, Japonsko a Čína, usilují o zdravou soutěž ve prospěch lidstva.
Pak se podívejte na následující video, abyste si mohli rozšířit své znalosti o tomto zajímavém tématu.