W tym interesującym artykule poznasz bardzo interesujący temat: superkomputer. Poznasz jego historię, a zwłaszcza, który jest najpotężniejszy i jego wkład w postęp ludzkości. Podekscytuj się czytaniem!
Nadzorca
Umiejętność przystosowania się cywilizacji do wielkich zmian, jakie oferuje technologia, zwłaszcza ta związana z informacją, przekształciła perspektywę postrzegania świata jako miejsca, które z każdym dniem staje się coraz mniejsze, które zmiany postrzega w sposób realny i wyczuwalny zmysłami.
Wynalezienie coraz bardziej wydajnych i potężnych komputerów jest domeną publiczną zwykłego obywatela. Zaczniemy od przedstawienia definicji tego fantastycznego wynalazku człowieka.
Ustalenie definicji superkomputera nie jest łatwym zadaniem. Aby jednak posłużyć się prostą i racjonalną koncepcją, można powiedzieć: Superkomputer to urządzenie, które we wstępie można uznać za maksimum jego możliwości proceduralnych i obliczeniowych, o znacznie większych możliwościach, jeśli porównamy je z komputer, komputer powszechnego użytku.
Superkomputer może być również rozumiany jako bardzo wydajny i szybki rodzaj komputera, przeznaczony do przetwarzania dużych ilości informacji w bardzo krótkim czasie i wyłącznie w celu wykonania określonego zadania.
W tym sensie niektórzy programiści uważają, że poprawną definicją byłoby uznanie Superkomputera za mocniejszy i szybszy komputer, który istnieje w danym momencie. Są duże, mogą przetwarzać ogromne ilości informacji w jednej chwili, trafiają do określonego obszaru i mają ogromną pojemność. Porozmawiajmy o tle tego urządzenia.
historia
W roku 1960 firma Control Data Corporation (CDC), pan Seymour Cray, wprowadziła pierwszy superkomputer, który doprowadził do efektywnej metodologii, złożonej z technik komputerowych, takich jak przechowywanie, przetwarzanie i reprezentacja dużych ilości danych. bardzo krótkie ramy czasowe. Oto krótka biografia twórcy pierwszego Superkomputera.
Seymour Gray urodził się w Chippewa Falls. Wisconsin w Stanach Zjednoczonych, 28 września 1925 r. i zmarł 6 października 1996 r. w tragicznym wypadku samochodowym w Kolorado w Stanach Zjednoczonych. Studiował Elektronikę w Minnesocie. Seymour Gray jest uważany za ojca superkomputerów; jego największą obsesją było stworzenie i rozwój tego urządzenia.
W 1957 roku firma Control Data Corporation (CDC) zbudowała superkomputer CDC 1604, który był pierwszym komputerem wykorzystującym tranzystory zamiast lamp próżniowych, co było wówczas innowacją.
Z biegiem czasu i sukcesem osiągniętym dzięki wydajności Superkomputerów, Seymour Craig był zmotywowany do usamodzielnienia się i stworzenia w 1970 roku własnej firmy o nazwie Cray's Research. Przedmiotem lub nazwą firmy tej firmy było poświęcenie się wyłącznie projektowaniu i budowie superkomputerów oraz uprzedniemu zleceniu przez klienta.
CRAY-1 (1976), był modelem zainstalowanym w Los Alamos National Laboratory, zawierał procesor wektorowy wraz z uważanym wówczas za najszybszy na świecie procesor skalarny, który miał pojemność 1 miliona Słowa 64-bitowe i czas cyklu 12,5 nanosekund. Jego wartość została wyceniona na 10 milionów dolarów.
Ta korporacja przez pięć lat z rzędu była liderem na rynku superkomputerów, dostarczając nowe projekty dostosowane do wymagań użytkowników.
To urządzenie, nazwane CRAY-2 (1985), miało prędkość od około 6 do 12 razy większą niż jego poprzednik, miało około 250 milionów słów i 240.000 1986 chipów jako ważną cechę. Wewnątrz był zanurzony przez płyn chłodzący. W połowie 130 roku na świecie było około 90 systemów tego typu, z czego XNUMX zostało zbudowanych przez markę Cray.
W tej chwili rynek superkomputerów zdominowany jest przez bardzo solidne firmy takie jak Industries Bussines Machines (IBM) i Hewlett Packard (HP), które pełniły funkcję firm absorbujących dla innych mniejszych korporacji, których głównym celem było zdobycie doświadczenia w tak dynamiczny przemysł komputerowy.
Charakterystyka superkomputera
Jedną z najistotniejszych cech superkomputera jest liczba procesorów i jego duża pamięć, która pozwala na szeroki zakres efektywnego przechowywania systemu operacyjnego i plików. Jego zdolność obliczeniowa jest znacznie wyższa w porównaniu do zwykłych komputerów.
Najważniejszym kryterium wydajności jest zdolność obliczeniowa mierzona we FLOPS (ang. Floating Points Operation per Second), rozumiana jako operacja arytmetyczna odpowiadająca jednemu flopowi na sekundę. (Ważne jest, aby podkreślić, że końcowe s nie odnosi się do liczby mnogiej, ale do drugiego s). Peta FLOPS to jednostka odpowiadająca 1000 miliardom operacji na sekundę; warto podkreślić, że IBM Summit osiąga moc 200 PetaFLOPS.
W ten sposób superkomputer pozwala wielu użytkownikom połączyć się w tym samym czasie i ze zdalnych stacji do centrum danych, jednak ma to wadę pod względem jakości użytkowników, ponieważ są to specjaliści od konkretnych badań lub zapytań.
Klienci wybierają ten rodzaj technologii, czyli z punktu widzenia problemów do rozwiązania, wybierają sprzęt poprzez katalogi promowane przez firmy dystrybuujące te technologie.
Kolejna cecha związana jest z zakresem, gdyż jej penetracja jest bardzo niska lub praktycznie żadna w powszechnym społeczeństwie, jednak ogromny wpływ, jaki ta technologia ma na ośrodki badawcze, uczelnie, centra finansowe jest niezaprzeczalny. Organizacje pozarządowe i urzędy rządowe do wykorzystywania i przetwarzania dużych baz danych lub operacji z ogromnymi ilościami obliczeń.
W ten sposób superkomputer stał się nieodzownym narzędziem w badaniach naukowych i przemyśle w różnych sektorach współczesnego społeczeństwa.
Systemy operacyjne na superkomputerze
Superkomputery to skomplikowane maszyny, zaprojektowane do konkretnych celów i wymagające złożonego systemu operacyjnego, dostosowanego i zoptymalizowanego do tego celu.
Z drugiej strony należy zauważyć, że pierwsze superkomputery nie miały wbudowanego systemu operacyjnego, warunek ten zmusił centra danych lub inną instytucję publiczną lub prywatną, która wymagała jego użycia, do podjęcia zobowiązania się do opracowania systemu operacyjnego ( SO ) sprzęt specyficznie funkcjonalny; Tytułem ilustracji, CDC 6600 (uważany za pierwszy superkomputer w historii) korzystał z systemu operacyjnego, znanego jako Chippewa lub system operacyjny Graya, charakteryzującego się bardzo prostym, ale wymagającym umiejętności kontrolowania różnych zadań systemu komputerowego , w wyniku czego różne działania zawsze miały to, czego wymagały do realizacji swojego celu.
System operacyjny Kronos
Został zaprojektowany i wdrożony w latach 70-tych, a jego główną cechą jest możliwość jednoczesnego dostępu do wolumenu zadań, co jest ważnym warunkiem znacznej optymalizacji rozwoju zdefiniowanej pracy.
System operacyjny CDC SCOPE
(Po angielsku, Nadzorcza kontrola realizacji programu) był używany w latach 60. XX wieku, jego główną cechą jest to, że umożliwia sterowanie wszystkimi zadaniami systemu.
Amerykański system operacyjny
(Network Operating System) był odważnym programem, ponieważ jego przyjęcie zastąpił dwa poprzednie w latach 70. Jego głównym celem było uczynienie NOS wspólnym systemem operacyjnym we wszystkich innowacjach CDC (Control Data Corporation).
My /Ve (sieciowy system operacyjny/środowisko wirtualne)
Zastąpił NOS, w latach 80. jego główną cechą było zapewnienie wirtualnej pamięci, warunku, który pozwalał na rozpoznanie i akceptację przez ówczesny świat komputerowy.
Nowoczesne systemy operacyjne na superkomputerze
Współczesne systemy operacyjne, z których korzysta superkomputer, to:
Unix
Przez długi czas giganci ci używali systemów operacyjnych opartych na Uniksie. Są to systemy operacyjne o zamkniętym kodzie, które wymagają licencji pozwalających na użyteczność ich użytkowania, a ich dostosowanie do sprzętu jest nadmiernie drogie.
Linux
Jest to darmowy system operacyjny, open source i o dużym zakresie adaptacji w stosunku do wariantu dostosowywania; Ten ostatni jest najczęściej używany, mimo że nie ma interfejsu graficznego, jego użycie odbywa się w trybie zdalnym za pośrednictwem bezpiecznych połączeń i terminali.
Rodzaje superkomputerów i ich systemy operacyjne
Poniżej znajdziesz niektóre z superkomputerów i systemów operacyjnych, z których korzystają.
Piła
Jest to bardzo potężny superkomputer, a jego systemem operacyjnym jest Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
Jest to superkomputer wyprodukowany w Chinach i działa na własnym systemie operacyjnym o nazwie Sunway RaiseOS 2:0:5.
Tianhe-2A
Znajduje się w Chinach, jej system operacyjny to Kylin Linux.
piz
Znajduje się w Szwajcarii, a jego systemem operacyjnym jest Cray Linus Environment, znany również jako UNICOS, który składa się z systemu operacyjnego emulatora Unix.
Trójca
Jest to potężny superkomputer, fizycznie zlokalizowany w Stanach Zjednoczonych i korzystający z tego samego systemu operacyjnego, który opisano powyżej.
Titan
Jest to potężny superkomputer znajdujący się w Stanach Zjednoczonych i wykorzystuje Cray jako system operacyjny.
Infrastruktura chmury pomostowej Al
Jest to bardzo potężny komputer, znajdujący się w Japonii i korzystający z systemu operacyjnego opartego na Linuksie.
Sekwoja
Znajduje się w Stanach Zjednoczonych i podobnie jak poprzedni, działa również z systemem operacyjnym Linux.
Szczyt
Obsługuje system operacyjny o nazwie Red Hat Enterprise Linux (RHEL) bez specjalnych modyfikacji, ale ma szereg zaawansowanych kompilatorów i bibliotek matematycznych, które zapewniają lepszą wydajność przy jednoczesnym osiągnięciu optymalnej wydajności.
System chłodzenia
Układy chłodzenia superkomputera wymagają specjalnej regulacji temperatury, której celem jest odprowadzenie ciepła wytwarzanego przez wiele elementów składających się na konstrukcję tego komputera, a także należy brać pod uwagę wysokie koszty, nie tylko ze względu na jego cenę. ale odnosi się do nadmiernych wydatków na utrzymanie porządku prewencyjnego i naprawczego, a także na szkolenia personelu odpowiedzialnego za działanie tych gigantycznych maszyn obliczeniowych.
Powinieneś wiedzieć, że te systemy generują dużą ilość ciepła ze względu na zestaw komponentów, które składają się na wewnętrzne obwody; Jest to sytuacja, którą projektanci sprzętu biorą pod uwagę i opracowuje się liczne mechanizmy regulujące wytwarzane ciepło, które może wpłynąć na wydajność systemu, poważnie wpływając na jednostkę centralną (CPU) lub niektóre z jej pobliskich urządzeń peryferyjnych.
Najnowocześniejszy superkomputer posiada specjalny mechanizm kontroli temperatury, którego jednym z elementów jest system chłodzenia zainstalowany przez firmę Johnson Controls, prowadzoną przez Uniwersytet w Stuttgarcie (Niemcy).
Aby pomieścić te systemy chłodzenia, zaprojektowano specjalny budynek o niskim zużyciu energii, wysokiej redundancji i doskonałej zdolności operacyjnej, w celu zminimalizowania minimalnej produkcji dwutlenku węgla (CO2), przestrzegając w ten sposób względnych globalnych przepisów dotyczących globalnych zmian klimatycznych. Zainstalowano cztery wieże chłodnicze i bardzo elastyczny rodzaj sterowania z bardzo krótkimi czasami reakcji, osiągając imponujące wyniki wysokiej wydajności przy nadzwyczajnej oszczędności energii.
chłodzenie zanurzeniowe
Chłodzenie zanurzeniowe to technika polegająca na zanurzaniu serwerów w cieczy, która zapewnia medium chłodzące lepsze niż wentylacja klimatyzacyjna. Technologia ta została wprowadzona w modelu nr 1 z serii Green 500, z najwydajniejszymi centrami danych na świecie.
Dodatkowo branża 3M i data developer w Hongkongu pokazały obiekt z tego typu technologią, uzyskując znaczną redukcję powierzchni, a także redukcję kosztów.
Poniżej wyjaśniamy, jak firmy wdrażają systemy chłodzenia.
Sprawa IBM
Wielkość superkomputerów zapewnia dużą moc w ich wydajności, ale związana z tą zaletą jest duża produkcja ciepła, co powoduje ogromne koszty zużycia energii elektrycznej. Aby przeciwdziałać tej słabości, wdrożono strategię przyjętą przez duże koncerny z branży, które zaprojektowały systemy klimatyzacji chłodniczej oraz zaprojektowały pomieszczenia niskotemperaturowe.
IBM opracował technologię opartą na urządzeniach chłodzących poprzez wykorzystanie wody wprowadzanej do wnętrza mikrokanalikami, inspirowaną równoległością krążenia krwi w ludzkim ciele. Dzięki tej technice SuperMUC jest chłodzony, jeden z największych superkomputerów w Europie, zlokalizowany w Leibniz, który przyniósł 40% oszczędności energii.
Lenovo ze swojej strony opracowało system chłodzenia, którego celem jest znaczne zmniejszenie zużycia energii przez jego sprzęt o nazwie Neptune, a jego siła polega na wykorzystaniu gorącej wody, w oparciu o następującą procedurę:
„W tradycyjnych systemach chłodzenia musimy schłodzić wodę do niskich temperatur, aby móc odpowiednio schłodzić sprzęt. Możemy umieścić wodę do 50 stopni, więc koszt chłodzenia jest znacznie niższy.
Oprócz tego w sposób komplementarny stosują system monitorowania i regulacji zużycia energii w czasie rzeczywistym.
Główne zastosowania superkomputera
Pojawienie się tej technologii w życiu współczesnego człowieka osiągnęło ogromną motywację w szkoleniu profesjonalistów, badaczy i technologów w dziedzinie informatyki, a zwłaszcza wiedzy związanej z tymi gigantami świata komputerowego. Z każdym dniem coraz powszechniejsze staje się włączanie centrów badań, innowacji i rozwoju biznesu, wspieranie wzmacniania parków przemysłowych, centrów przetwarzania danych w sektorze prywatnym i publicznym.
Programowanie jest postrzegane jako przydatna dziedzina ze względu na jego obecność w różnych obszarach rozwoju człowieka, wywodzącą się z rozwiązywania złożonych problemów wymagających dużej mocy obliczeniowej oraz tworzenia aplikacji, które odpowiadają na problemy w czasie rzeczywistym. W ramach tego zakresu zastosowań mamy:
- Opracowanie modeli predykcyjnych i symulacyjnych, takich jak ruchy migracyjne mas ludzkich na planecie, predykcyjne modele klimatyczne z niskim błędem prognozy, zmiany klimatyczne i ich wpływ na społeczno-system i ekosystem.
- Działa jako środek ciężkości rozwoju przemysłowego ukierunkowanego na projektowanie i automatyzację projektów inżynierskich, zwłaszcza w projektowaniu aplikacji sztucznej inteligencji w sektorze.Czy jesteś zainteresowany nauką o sztucznej inteligencji? Proponuję przeczytać dalej Cechy sztucznej inteligencji
- Przetwarzanie obrazu, wzmocnienie systemów zarządzania i informacji geograficznej, doskonalenie robotyki.
- W badaniach medycznych superkomputer obejmuje różne dziedziny, takie jak projektowanie sztucznych serc, tomografia komputerowa, szacowanie uszkodzeń mózgu i charakterystyka struktury biochemicznej wirusa Covid-19 w celu określenia możliwych leków, które mogą mieć związek z toksycznością wirusa.wirusy, w tym zakresie Mare Nostrum superkomputer znajdujący się w Hiszpanii prowadzi tego typu badania w czasie rzeczywistym. Poświęca się również prowadzeniu badań z zakresu biotechnologii i inżynierii genetycznej.
Superkomputery Które są najpotężniejsze?
W obecnych warunkach, w których współczesny świat przetrwał, czasami dziwią nas niesamowite paradoksy, takie jak procesy nanologiczne, gdzie miniaturyzacja wyznacza klasę harmonijnego rozwoju naukowego i technologicznego w zakresie pragmatycznej optyki. Superkomputery idą w przeciwnym kierunku, od technologicznych gigantów o niezwykłej odporności w poszukiwaniu rozwiązań do wielkich problemów, które roją się w naszym środowisku i zbieżności z tą pragmatyczną wizją, która pojawia się jako satysfakcjonująca odpowiedź na złagodzenie lub zniknięcie postawionych problemów.
Top500 to projekt mający na celu wyróżnienie 500 najpotężniejszych superkomputerów w dzisiejszym świecie.Należy zauważyć, że lista ta została sporządzona przez grupę guru w dziedzinie informatyki. W tym poście zostanie wykorzystanych pięć najpotężniejszych superkomputerów 2020 roku.
Szczyt
Jest uważany za najpotężniejszy superkomputer na świecie. Zaprojektowany przez IBM dla Oak Ridge National Laboratory w Tennessee, należącego do Departamentu Energii USA. Zajmuje równowartość dwóch boisk do koszykówki i dzięki swoim 148,6 milionom rdzeni osiąga imponującą liczbę 2,41 petaflopów.
Piła
Zaprojektowany przez IBM, odpowiada za stworzenie drugiego najpotężniejszego superkomputera na liście, zlokalizowanego w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii. Na podstawie sprzęt komputerowy Podobny do Szczytu. Sierra osiąga 94,6 petaflopów.
Sunway TaihuLight
Z tym superkomputerem, TaihuLight, zbudowanym przez National Parallel Computing Engineering and Technology Research Center i zainstalowanym w National Supercomputing Center w Wuxi. (Chiny). W przeciwieństwie do innych maszyn tego kalibru, brakuje mu chipów akceleratora, więc jego 93 petaflopy opierają się na ponad 10 milionach chińskich procesorów Sunway.
Tianhe-2A
Superkomputer zwany również Milky Way 2A, znajdujący się w National Supercomputing Center (Guangzhou, Chiny), został opracowany przez National University of Defense Technology i wyposażony w procesory Intel Xeon, aby osiągnąć 61,4 petaflopsa. Według operatorów celem jest ustalenie porządku obliczeniowego problemów obronnych o charakterze rządowym.
Frontera
Ta super maszyna została opracowana przez firmę Dell i wyposażona przez firmę Intel. Uznawany za najszybszy superkomputer na świecie, zlokalizowany w Texas Advanced Computing Center, University of Texas (USA). Współpracuj z trzema tuzinami zespołów naukowych w zakresie badań związanych z fizyką czarnych dziur, mechaniką kwantową, projektowaniem leków lub modelami klimatycznymi. Jego 23,5 petaflopów będzie dostępne dla środowiska naukowego, które skorzysta z jego mocy obliczeniowej, zwłaszcza w obszarach astrofizyki, materiałoznawstwa, energetyki, genomiki i modelowania klęsk żywiołowych.
MareNostrum5: Niezwykły superkomputer
Nazwa MareNostrum, ma swoje pochodzenie od nazwy, którą starożytni Rzymianie uczynili z Morza Śródziemnego. Barcelona Supercomputing Center (Krajowe Centrum Superkomputerowe) nadaje tę nazwę najbardziej charakterystycznemu superkomputerowi, który w różnych wersjach stał się najpotężniejszą maszyną w Hiszpanii, a pod koniec swojej najnowszej wersji, MareNoustrum5, jest projektowany jako jeden z dużych komputerów Unii Europejskiej.
Dowiedzmy się więcej o tym gigantze komputerowym. Przewiduje się, że jego pojemność osiągnie moc 200 petaflopów, przewyższając około 17 razy obecną wersję 13,7 petaflopsów i 10.000 4 razy większą (MareNostrum 150). Terminem pre-excalada określa się superkomputery zdolne do przekroczenia bariery XNUMX petaflopów.
Warto podkreślić inwestycję poczynioną przez Hiszpanię, kraj członkowski Unii Europejskiej, który przeznacza zasoby publiczne na superkomputery. Administracje rządowe, niezależnie od ich ideologicznego nastawienia, bardzo interesowały się poczęciem. rozwój i zastosowanie tych technik do rozwiązywania głównych problemów krajowych i zagranicznych.
Superkomputer MareNostrum we wszystkich swoich wersjach stał się kamieniem węgielnym badań naukowych i technologicznych w Unii Europejskiej, stanowiąc ogromne wsparcie dla superkomputerów, nie tylko na poziomie upowszechniania, ale także wsparcia środków finansowych.
Tak więc im więcej narzędzi oferuje Barcelona Supercomputing Center, tym więcej grup roboczych zajmujących się badaniami jest tworzonych wokół niego, z głównym zamiarem promowania najnowocześniejszej technologii w dążeniu do zainteresowań i rozwiązywania problemów, które mają wpływ na współczesne społeczeństwa.
MareNostrum jest nie tylko wspaniałym superkomputerem, ale także stanowi biegun przyciągania, stworzony z myślą o dostępności użytkowania dla społeczności naukowej na poziomie globalnym.
To, co robi MareNostrum, jest niezwykle szerokie, stanowi program rozwoju w projektowaniu różnych prototypów, które stworzyły pokolenie superkomputerów w każdej wersji, potężniejsze i bardziej wszechstronne narzędzie, nie tylko pod względem sprzętu i oprogramowania, ale także w jego projekcji na społeczeństwo .
Do tej pory opracowano pięć wersji superkomputera MareNostrum.
MareNostrum 1: Powstał dzięki synergii między hiszpańskim rządem a firmą IBM dzięki umowie na budowę jednego z najszybszych superkomputerów w Europie w 2004 roku. Jego moc obliczeniowa wyniosła 42.35 teraflopów (42.35 biliona operacji na sekundę).
MareNostrum 2: W listopadzie 2006 r. zwiększyła się jego moc obliczeniowa, motywowana dużym zapotrzebowaniem na projekty naukowe. Pojemność ta wynosiła 94.21 teraflopów, czyli dwukrotnie więcej niż poprzednik, a aby osiągnąć tę wydajność, liczbę procesorów zwiększono z 4.812 do 10.240.
MareNostrum 3: Dzięki aktualizacji osiągnięto szczyt wydajności 1.1. petaflopów w latach 2012-2013 dzięki dodaniu 48,896 3,056 procesorów Intel Sandy Bridge w 84 węzłach, w tym 5110 Xeon Phi 42P w 115 węzłach, z ponad 2 TB pamięci głównej i XNUMX PB pamięci dyskowej GPFS.
MareNostrum 4: Do końca 2017 roku ten gigant zaczął działać, osiągnął szczytową wydajność 13.7 petaflopsa, jego moc obliczeniowa została rozłożona na dwa zupełnie różne bloki, wywodzące się z technologii blokowych.
Ogólne przeznaczenie tych bloków zawierało 46 tac po 3.456 węzłów, każdy węzeł miał dwa układy Intel Xeon Platinum, każdy z 24 procesorami, w sumie 165,888 390 procesorów i pamięć główną 11.15 terabajtów. innymi słowy, jest w stanie przetwarzać ponad jedenaście miliardów operacji na sekundę, dziesięć razy więcej niż jego poprzednik.
Najpotężniejszy superkomputer: MareNostrum5
W połowie 2019 roku firma EuroHPC wybrała Centrum Superkomputerowe w Barcelonie jako podmiot, w którym miałby znajdować się superkomputer o największej na kontynencie europejskim mocy pre-ekskalacyjnej. S przewiduje jego wejście do eksploatacji 31 grudnia 2020 r. i będzie najważniejszym superkomputerem do zwracania uwagi i rozwiązywania różnorodnych kontrowersji, które czyhają na nowoczesne społeczeństwa.
W ten sposób możemy zrozumieć znaczenie superkomputerów na świecie, wspaniałego wynalazku, który wciąż kwitnie w przytłaczający sposób. Mocarstwa światowe, takie jak USA, Japonia i Chiny, dążą do zdrowej rywalizacji na korzyść ludzkości.
Następnie obejrzyj poniższy film, aby poszerzyć swoją wiedzę na ten interesujący temat.