In questo interessante articolo imparerai un argomento di grande interesse: il supercomputer. Conoscerai la sua storia e soprattutto quale è la più potente e il suo contributo al progresso dell'umanità. Divertiti a leggere!
Superordinatore
L'adattabilità della civiltà ai grandi cambiamenti offerti dalla tecnologia, in particolare quella relativa all'informazione, ha trasformato la prospettiva di concepire il mondo come un luogo ogni giorno più piccolo, che percepisce i cambiamenti in modo reale e percepibile per i sensi. .
L'invenzione di computer sempre più efficienti e potenti è di dominio pubblico del comune cittadino. Inizieremo offrendo una definizione di questa fantastica invenzione dell'uomo.
Stabilire una definizione di Supercomputer non è un compito facile. Tuttavia, per utilizzare un concetto semplice e razionale, si può dire: Un Supercomputer è un dispositivo che può essere considerato, nella sua introduzione, come il massimo della sua capacità procedurale e di calcolo, con capacità molto più elevate se lo confrontiamo con un computer computer di uso comune.
Un Supercomputer può anche essere inteso come un tipo di computer molto potente e veloce, progettato per elaborare grandi quantità di informazioni in brevissimo tempo ed esclusivamente nello svolgimento di un compito specifico.
In questo senso, alcuni programmatori ritengono che una definizione corretta sarebbe quella di considerare un Supercomputer come un computer più potente e veloce che esiste in un dato momento. Sono di grandi dimensioni, possono elaborare enormi quantità di informazioni in un istante, indirizzare un'area specifica e hanno un'enorme capacità di archiviazione. Parliamo dello sfondo di questo dispositivo.
Storia
Nell'anno 1960, la società Control Data Corporation (CDC), Mr. Seymour Cray, ha introdotto il primo Supercomputer, che ha portato a una metodologia efficace, composta da tecniche informatiche, come l'archiviazione, l'elaborazione e la rappresentazione di grandi volumi di dati. un intervallo di tempo molto breve. Ecco una breve biografia del creatore del primo Supercomputer.
Seymour Grey è nato a Chippewa Falls. Wisconsin, Stati Uniti, il 28 settembre 1925 e morì il 6 ottobre 1996 in un tragico incidente stradale in Colorado, Stati Uniti. Ha studiato ingegneria elettronica in Minnesota. Seymour Gray è considerato il padre dei supercomputer; la sua più grande ossessione era la creazione e lo sviluppo di questo dispositivo.
Nel 1957, la società Control Data Corporation (CDC) costruì il supercomputer CDC 1604, che fu il primo computer a utilizzare i transistor al posto delle valvole a vuoto, un'innovazione per l'epoca.
Nel corso del tempo e grazie al successo ottenuto dalle prestazioni dei Supercomputer, Seymour Craig è stato motivato a diventare indipendente e nel 1970 creare la propria azienda, chiamata Cray's Research. L'oggetto o la ragione sociale di questa azienda era di dedicarsi esclusivamente alla progettazione e costruzione di supercomputer e previa ordinazione del cliente.
Il CRAY-1 (1976), era un modello che venne installato presso il Los Alamos National Laboratory, incorporava un processore vettoriale insieme ad un processore scalare, considerato all'epoca il più veloce al mondo, che aveva una capacità di 1 milione di Parole a 64 bit e un tempo di ciclo di 12,5 nanosecondi. Il suo valore era quotato a 10 milioni di dollari.
Questa società è stata leader per cinque anni consecutivi nel mercato dei supercomputer, fornendo nuovi design adattabili alle esigenze degli utenti.
Questo dispositivo chiamato CRAY-2 (1985), aveva una velocità da 6 a 12 volte superiore rispetto al suo predecessore, aveva circa 250 milioni di parole e 240.000 chip, come caratteristica importante. Al suo interno era sommerso da un liquido di raffreddamento. A metà del 1986 c'erano circa 130 sistemi di questo tipo in tutto il mondo, di cui 90 costruiti dal marchio Cray.
In questo momento, il mercato dei supercomputer è dominato da società molto solide come Industries Bussines Machines (IBM) e Hewlett Packard (HP), che hanno agito come società assorbenti per altre società più piccole, il cui obiettivo principale è stato quello di acquisire esperienza in tale industria informatica dinamica.
Caratteristiche del supercomputer
Una delle caratteristiche più rilevanti del supercomputer è costituita dal numero di processori e dalla sua ampia memoria, che consente un'ampia gamma di archiviazione efficace del sistema operativo e dei file. La sua capacità di calcolo è molto più elevata rispetto ai comuni computer.
Il più importante criterio di prestazione è concepito nella capacità di calcolo che si misura in FLOPS (Floating Points Operation per Second), intesa come operazione aritmetica equivalente a un flop al secondo. (È importante sottolineare che la s finale non si riferisce al plurale ma alla s seconda). Il Peta FLOP, è un'unità equivalente a 1000 miliardi di operazioni al secondo; è illustrativo sottolineare che IBM Summit raggiunge una potenza di 200 PetaFLOPS.
In questo modo, il supercomputer consente a più utenti di connettersi contemporaneamente e da postazioni remote al data center, tuttavia presenta uno svantaggio rispetto alla qualità degli utenti, poiché questi sono specialisti in indagini o query specifiche.
I clienti selezionano questo tipo di tecnologia, ovvero dal punto di vista dei problemi da risolvere, scelgono le apparecchiature attraverso cataloghi promossi dalle aziende che distribuiscono queste tecnologie.
Un'altra caratteristica è legata all'ambito, poiché la sua penetrazione è molto bassa o praticamente nulla nella società comune, tuttavia è innegabile il grande impatto che questa tecnologia ha sui centri di ricerca, le università, i centri finanziari. ONG e uffici governativi per l'utilizzo e il trattamento di database di grandi dimensioni o operazioni con enormi volumi di calcoli.
In questo modo, il supercomputer è diventato uno strumento indispensabile nella ricerca scientifica e nell'industria in diversi settori della società contemporanea.
Sistemi operativi sul supercomputer
I supercomputer sono macchine complicate, progettate per scopi specifici e richiedono un sistema operativo complesso, personalizzato e ottimizzato per tale scopo.
D'altra parte, va notato che i primi supercomputer non avevano un sistema operativo integrato, questa condizione costringeva i data center o qualsiasi altro ente pubblico o privato che ne richiedesse l'uso, ad assumersi l'impegno di sviluppare un sistema operativo ( SO ) apparecchiature specificamente funzionali; A titolo esemplificativo, il CDC 6600 (considerato il primo supercomputer della storia) utilizzava un OS, noto come Chippewa o sistema operativo di Gray, caratterizzato dall'essere molto semplice ma con un'elevata vocazione per poter controllare i diversi compiti del sistema informatico , risultando che le diverse attività avevano sempre ciò che era necessario per realizzare il loro scopo.
Sistema operativo Crono
È stato progettato e realizzato nel corso degli anni '70 e la sua caratteristica principale è quella di poter accedere contemporaneamente al volume dei compiti, condizione importante per ottimizzare significativamente lo sviluppo del lavoro definito.
Il sistema operativo CDC SCOPE
(In inglese, Controllo di supervisione dell'esecuzione del programma) è stato utilizzato negli anni '60, la sua caratteristica principale è che consente di controllare tutte le attività del sistema.
sistema operativo statunitense
(Network Operating System) era un programma audace, poiché la sua adozione ha sostituito i due precedenti negli anni '70. Il suo obiettivo principale era rendere NOS un sistema operativo comune in tutte le innovazioni CDC (Control Data Corporation).
Us /Ve(Sistema operativo di rete/Ambiente virtuale)
Sostituì il NOS, negli anni '80, la sua principale caratteristica consisteva nella fornitura di una memoria virtuale, condizione che permetteva il riconoscimento e l'accettazione da parte del mondo informatico dell'epoca.
I moderni sistemi operativi sul supercomputer
I moderni sistemi operativi utilizzati da un supercomputer sono i seguenti:
Unix
Per molto tempo questi giganti hanno utilizzato sistemi operativi basati su Unix. Sono sistemi operativi a codice chiuso, che richiedono licenze che consentano l'utilità del loro utilizzo e il loro adattamento alle apparecchiature è eccessivamente costoso.
Linux
Si tratta di un sistema operativo gratuito, open source e con un alto range di adattabilità in relazione alla variante di personalizzazione; Quest'ultimo essendo il più utilizzato, pur non disponendo di un'interfaccia grafica, il suo utilizzo è in modalità remota tramite connessioni e terminali sicuri.
Tipi di supercomputer e loro sistemi operativi
Di seguito troverai alcuni dei supercomputer e dei sistemi operativi che utilizzano.
sierra
È un supercomputer molto potente e il suo sistema operativo è Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
È un supercomputer di fabbricazione cinese e funziona su un proprio sistema operativo chiamato Sunway RaiseOS 2:0:5.
Thianhe-2A
Si trova in Cina, il suo sistema operativo è Kylin Linux.
Piz Daint
Si trova in Svizzera e il suo sistema operativo è Cray Linus Environment, noto anche come UNICOS, che consiste in un sistema operativo emulatore Unix.
Trinità
È un potente supercomputer, fisicamente situato negli Stati Uniti e utilizza lo stesso sistema operativo descritto sopra.
titano
È un potente supercomputer situato negli Stati Uniti e utilizza Cray come sistema operativo.
Al Bridging Cloud Infrastructure
È un computer molto potente, situato in Giappone e utilizza un sistema operativo basato su Linux.
Sequoia
Situato negli Stati Uniti e come il precedente, funziona anche con il sistema operativo Linux.
Vertice
Funziona con un sistema operativo chiamato Red Hat Enterprise Linux (RHEL) senza particolari modifiche, ma ha una serie di compilatori avanzati e librerie matematiche che gli conferiscono prestazioni migliori pur ottenendo un'efficienza ottimale.
Sistema di raffreddamento
I sistemi di raffreddamento dei supercomputer richiedono uno speciale controllo della temperatura il cui scopo è quello di dissipare il calore prodotto dai molteplici componenti che compongono la struttura di questo computer, così come è opportuno considerare i costi elevati, non solo in termini di prezzo ma riferiti , ma alla spesa eccessiva nel mantenimento dell'ordine preventivo e correttivo, nonché nelle attività di formazione del personale preposto al funzionamento di queste gigantesche macchine informatiche.
Devi sapere che questi sistemi generano una grande quantità di calore a causa dell'insieme di componenti che hanno i circuiti interni che lo compongono; Questa è una situazione di cui i progettisti hardware tengono conto e vengono concepiti numerosi meccanismi per regolare il calore prodotto che potrebbe influire sulle prestazioni del sistema, danneggiando gravemente l'Unità di elaborazione centrale (CPU) o alcune delle sue periferiche vicine.
Il supercomputer all'avanguardia ha uno speciale meccanismo di controllo della temperatura, uno dei quali è il sistema di raffreddamento installato dalla società Johnson Controls, gestita dall'Università di Stoccarda (Germania).
Per ospitare questi sistemi di raffreddamento è stato progettato uno speciale edificio a basso consumo energetico, alta ridondanza e grande capacità operativa, con l'obiettivo di ridurre al minimo la produzione minima di anidride carbonica (CO2), rispettando così le normative globali relative al cambiamento climatico globale. Sono state installate quattro torri di raffreddamento e un tipo di controllo altamente flessibile con tempi di reazione molto brevi, ottenendo risultati impressionanti di alta efficienza con uno straordinario risparmio energetico.
raffreddamento ad immersione
Il raffreddamento a immersione è una tecnica che prevede l'immersione dei server in un liquido che fornisce un mezzo di raffreddamento superiore alla ventilazione dell'aria condizionata. Questa tecnologia è stata introdotta nel modello n. 1 della serie Green 500, con i data center più efficienti al mondo.
Inoltre, l'industria 3M e uno sviluppatore di dati a Hong Kong hanno mostrato una struttura con questo tipo di tecnologia ottenendo una significativa riduzione dello spazio e una riduzione dei costi.
Di seguito spieghiamo come le aziende implementano i sistemi di raffreddamento.
caso IBM
Le dimensioni dei supercomputer producono una grande potenza nelle loro prestazioni, ma in relazione a questo vantaggio c'è una grande produzione di calore, causando grandi costi di consumo elettrico. Per contrastare questa debolezza è stata attuata una strategia adottata dalle grandi aziende del settore, che hanno progettato impianti di refrigerazione di condizionamento e la progettazione di ambienti a bassa temperatura.
IBM ha sviluppato una tecnologia basata su apparecchiature di raffreddamento attraverso l'utilizzo dell'acqua portata all'interno attraverso microcanali, ispirata al parallelismo della circolazione sanguigna nel corpo umano. Con la fornitura di questa tecnica viene raffreddato SuperMUC, uno dei più grandi supercomputer d'Europa, situato a Leibniz, che ha prodotto un risparmio energetico del 40%.
Dal canto suo, Lenovo ha ideato un sistema di raffreddamento il cui scopo è ridurre sensibilmente il consumo energetico delle proprie apparecchiature, chiamato Neptune, e il suo punto di forza risiede nell'utilizzo dell'acqua calda, basato sulla seguente procedura:
“Nei sistemi di raffreddamento tradizionali dobbiamo raffreddare l'acqua a basse temperature per poter raffreddare adeguatamente le apparecchiature. Possiamo portare l'acqua fino a 50 gradi, quindi il costo del raffreddamento è molto più basso.
In aggiunta a quanto sopra, in maniera complementare, applicano un sistema di monitoraggio e regolazione dei consumi energetici in tempo reale.
Principali usi del supercomputer
L'apparizione di questa tecnologia nella vita dell'uomo moderno ha raggiunto una grande motivazione nella formazione di professionisti, ricercatori e tecnologi nel campo dell'informatica, in particolare le conoscenze relative a questi giganti del mondo informatico. L'incorporazione di centri di ricerca, innovazione e sviluppo del business, il sostegno al rafforzamento dei parchi industriali, i centri di elaborazione dati nel settore privato e pubblico stanno diventando ogni giorno più comuni.
La programmazione è percepita come un campo utile per la sua presenza in diverse aree dello sviluppo umano, originata dal trattamento di problemi complessi che richiedono una grande capacità di calcolo e dallo sviluppo di applicazioni che rispondono alle preoccupazioni in tempo reale. All'interno di questa gamma di applicazioni abbiamo:
- Sviluppo di modelli predittivi e di simulazione, come i movimenti migratori di masse umane sul pianeta, modelli climatici predittivi con errore di previsione basso, il cambiamento climatico e il suo impatto sul socio-sistema e sull'ecosistema.
- Funziona come un baricentro per lo sviluppo industriale finalizzato alla progettazione e automazione di progetti di ingegneria, in particolare nella progettazione di applicazioni di intelligenza artificiale nel settore.Sei interessato a conoscere l'intelligenza artificiale? Ti suggerisco di continuare a leggere Caratteristiche dell'intelligenza artificiale
- Elaborazione delle immagini, potenziamento dei sistemi gestionali e informativi geografici, miglioramento della robotica.
- Nella ricerca medica il supercomputer copre vari campi come la progettazione di cuori artificiali, la tomografia computerizzata, la stima del danno cerebrale e la caratterizzazione della struttura biochimica del virus Covid-19 per la determinazione di possibili farmaci che possono avere una relazione con la tossicità del virus, virus, a questo proposito Mare Nostrum un supercomputer situato in Spagna sta effettuando questo tipo di ricerca in tempo reale. Si sta dedicando anche alla realizzazione di studi di Biotecnologia e ingegneria genetica.
Supercomputer Quali sono i più potenti?
Nelle circostanze attuali in cui sopravvive il mondo moderno, a volte siamo sorpresi da incredibili paradossi come i processi nanologici, dove la miniaturizzazione segna la classe dello sviluppo scientifico e tecnologico armonico in termini di ottica pragmatica. Nella direzione opposta vanno i supercomputer, da colossi tecnologici dalla straordinaria robustezza nella ricerca di soluzioni ai grandi problemi che brulicano nel nostro ambiente e coincidenze con quella visione pragmatica che emerge come risposta soddisfacente per l'attenuazione o la scomparsa dei problemi posti.
Il Top500 è un progetto ideato per mettere in evidenza i 500 supercomputer più potenti del mondo odierno È importante notare che questa lista è stata stilata da un gruppo di guru dell'area informatica. In questo post verranno utilizzati i cinque supercomputer più potenti del 2020.
Vertice
È considerato il il supercomputer più potente del mondo. Progettato da IBM per l'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee, appartenente al Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Occupa l'equivalente di due campi da basket e raggiunge ben 148,6 petaflop, grazie ai suoi 2,41 milioni di core.
sierra
Progettato da IBM, è responsabile della creazione del secondo supercomputer più potente della lista, situato presso il Lawrence Livermore National Laboratory in California. Basato su a hardware Simile a Summit. Sierra raggiunge 94,6 petaflop.
Sunway TaihuLight
Con questo supercomputer, TaihuLight, costruito dal National Parallel Computing Engineering and Technology Research Center e installato presso il National Supercomputing Center di Wuxi (Cina). A differenza di altre macchine del suo calibro, manca di chip acceleratori, quindi i suoi 93 petaflop si basano sui suoi oltre 10 milioni di processori Sunway cinesi.
Tianhe-2A
Supercomputer chiamato anche Milky Way 2A, si trova nel National Supercomputing Center (Guangzhou, Cina) è sviluppato dalla National University of Defense Technology e dotato di processori Intel Xeon per raggiungere 61,4 petaflop. Secondo i suoi operatori, la destinazione è stabilire l'ordine computazionale dei problemi di difesa di natura governativa.
Frontera
Questa super macchina è stata sviluppata da Dell e dotata di Intel. È stato considerato il supercomputer più veloce del mondo situato presso il Texas Advanced Computing Center, University of Texas (USA). Collabora con tre dozzine di team scientifici su ricerche relative alla fisica dei buchi neri, alla meccanica quantistica, alla progettazione di farmaci o ai modelli climatici. I suoi 23,5 petaflop saranno a disposizione della comunità scientifica, che beneficerà della sua potenza di calcolo, in particolare nei settori dell'astrofisica, della scienza dei materiali, dell'energia, della genomica e della modellazione dei disastri naturali.
MareNostrum5: uno straordinario supercomputer
Nome Mare Nostrum, trae origine dalla denominazione che gli antichi romani facevano del Mar Mediterraneo. Il Barcelona Supercomputing Center (National Supercomputing Center) dà questo nome al supercomputer più emblematico, che nelle sue diverse versioni è diventato la macchina più potente della Spagna e alla fine della sua ultima versione, MareNoustrum5, è proiettato come uno dei grandi computer dell'Unione Europea.
Impariamo di più su questo gigante dei computer. La sua capacità dovrebbe raggiungere una potenza di 200 petaflop, superando circa 17 volte l'attuale versione di 13,7 petaflop e 10.000 volte maggiore (MareNostrum 4). Il termine pre-escalation è usato per designare supercomputer in grado di superare la barriera dei 150 petaflop.
È importante sottolineare l'investimento fatto dalla Spagna, paese membro dell'Unione Europea, che dedica risorse pubbliche al supercalcolo. Le amministrazioni governative, indipendentemente dai loro pregiudizi ideologici, hanno posto grande interesse nel concepimento. sviluppo e applicazione di queste tecniche alla soluzione dei maggiori problemi nazionali ed esteri.
Il supercomputer MareNostrum in tutte le sue versioni è diventato il cardine della ricerca scientifica e tecnologica nell'Unione Europea, essendo questo un grande supporto al supercalcolo, non solo a livello di divulgazione, ma anche a sostegno delle risorse finanziarie.
Quindi, più strumenti offre il Barcelona Supercomputing Center, più gruppi di lavoro dedicati alla ricerca si formano attorno ad esso, con l'intenzione primaria di promuovere la sua tecnologia all'avanguardia nel perseguimento degli interessi e nella risoluzione dei problemi che affliggono le società moderne.
MareNostrum non è solo un grande supercomputer, ma rappresenta anche un polo di attrazione, pensato per la disponibilità di utilizzo per la comunità scientifica a livello globale.
Quello che fa MareNostrum è estremamente ampio, costituisce un programma di sviluppo nella progettazione di diversi prototipi che hanno creato una generazione di supercomputer in ogni versione uno strumento più potente e versatile, non solo nel suo hardware e software, ma anche nella sua proiezione verso la società .
Finora sono state sviluppate cinque versioni del supercomputer MareNostrum.
MareNostrum 1: È stato concepito grazie alla sinergia tra il governo spagnolo e la società IBM attraverso un accordo per costruire uno dei supercomputer più veloci in Europa nel 2004. La sua capacità di calcolo era di 42.35 Teraflops (42.35 trilioni di operazioni al secondo).
MareNostrum 2: Nel novembre 2006 la sua capacità computazionale è aumentata, motivata dalla grande richiesta di progetti scientifici. Questa capacità era di 94.21 teraflop, il doppio del predecessore, e per ottenere queste prestazioni il numero di processori è stato aumentato da 4.812 a 10.240.
MareNostrum 3: Attraverso un aggiornamento è stato raggiunto il picco di performance di 1.1. petaflop nel 2012-2013, grazie all'aggiunta di 48,896 processi Intel Sandy Bridge su 3,056 nodi, di cui 84 Xeon Phi 5110P su 42 nodi, con oltre 115 TB di memoria principale e 2 PB di GPFS di storage su disco.
MareNostrum 4: Entro la fine del 2017, questo colosso ha iniziato ad operare, ha raggiunto la sua massima performance di 13.7 Petaflop, la sua capacità di calcolo è stata distribuita in due blocchi completamente diversi, originando tecnologie a blocchi.
Lo scopo generale di questi blocchi conteneva 46 vassoi di 3.456 nodi, ogni nodo aveva due chip Intel Xeon Platinum, ciascuno a sua volta con 24 processori per un totale di 165,888 processori e una memoria principale di 390 Terabyte.La sua potenza di picco ha raggiunto 11.15 Petaflop, in in altre parole, è in grado di elaborare più di undici miliardi di operazioni al secondo, dieci volte di più del suo predecessore.
Il supercomputer più potente: MareNostrum5
A metà del 2019, la società EuroHPC ha selezionato il Barcelona Supercomputing Center come entità che ospiterà il supercomputer con la più alta capacità di pre-escalation del continente europeo. S anticipa la sua entrata in funzione il 31 dicembre 2020 e sarà il supercomputer più importante per l'attenzione e la soluzione della diversità di controversie che attendono le società moderne.
In questo modo possiamo capire l'importanza dei supercomputer nel mondo, una grande invenzione che sta ancora esplodendo in modo travolgente. Potenze mondiali come Stati Uniti, Giappone e Cina si battono per una sana competizione a favore dell'umanità.
Quindi guarda il seguente video, in modo da poter ampliare le tue conoscenze su questo argomento interessante.