În acest articol interesant vei afla un subiect de mare interes: the supercalculator. Îi vei cunoaște istoria și mai ales care este cea mai puternică și contribuția sa la progresul umanității. Fii entuziasmat să citești!
supercalculator
Adaptabilitatea civilizației la marile schimbări oferite de tehnologie, în special cea legată de informație, a transformat perspectiva de a concepe lumea ca pe un loc din ce în ce mai mic, care percepe schimbările într-un mod real și perceptibil pentru simțuri.
Invenția calculatoarelor din ce în ce mai eficiente și mai puternice se află în domeniul public al cetățeanului comun. Vom începe prin a oferi o definiție a acestei fantastice invenții a omului.
Stabilirea unei definiții pentru Supercomputer nu este o sarcină ușoară. Totuși, pentru a folosi un concept simplu și rațional, se poate spune: Un Supercalculator este un dispozitiv care poate fi considerat, în introducerea sa, ca maximul capacității sale procedurale și de calcul, cu capacități mult mai mari dacă îl comparăm cu un calculator.calculator de uz comun.
Un Supercomputer poate fi înțeles și ca un tip de computer foarte puternic și rapid, conceput să prelucreze cantități mari de informații într-un timp foarte scurt și exclusiv în tratarea unei sarcini specifice.
În acest sens, unii programatori consideră că o definiție corectă ar fi să considerăm un Supercalculator ca pe un computer mai puternic și mai rapid care există la un moment dat. Au dimensiuni mari, pot procesa cantități uriașe de informații într-o clipă, vizează o anumită zonă și au o capacitate uriașă de stocare. Să vorbim despre fundalul acestui dispozitiv.
istorie
În anul 1960, compania Control Data Corporation (CDC), domnul Seymour Cray, a introdus primul Supercomputer, care a condus la o metodologie eficientă, compusă din tehnici informatice, precum stocarea, procesarea și reprezentarea unor volume mari de date. un interval de timp foarte scurt. Iată o scurtă biografie a creatorului primului Supercomputer.
Seymour Gray s-a născut în Chippewa Falls. Wisconsin Statele Unite ale Americii, la 28 septembrie 1925 și a murit pe 6 octombrie 1996 într-un tragic accident de mașină în Colorado, Statele Unite. A studiat Ingineria Electronică în Minnesota. Seymour Gray este considerat părintele supercomputerelor; cea mai mare obsesie a lui a fost crearea și dezvoltarea acestui dispozitiv.
În 1957, compania Control Data Corporation (CDC) a construit supercomputerul CDC 1604, care a fost primul computer care a folosit tranzistori în loc de tuburi cu vid, o inovație pentru vremea respectivă.
De-a lungul timpului și datorită succesului obținut de performanța Supercomputerelor, Seymour Craig a fost motivat să devină independent și să-și creeze propria companie în 1970, numită Cray's Research. Scopul sau denumirea comercială a acestei companii a fost să se dedice exclusiv proiectării și construcției de supercomputere și comandă prealabilă de către client.
CRAY-1 (1976), a fost un model care a fost instalat la Laboratorul Național Los Alamos, a încorporat un procesor vectorial împreună cu un procesor scalar, considerat la acea vreme cel mai rapid din lume, care avea o capacitate de 1 milion de Cuvinte pe 64 de biți și un timp de ciclu de 12,5 nanosecunde. Valoarea sa a fost listată la 10 milioane de dolari.
Această corporație a fost lider timp de cinci ani la rând pe piața supercomputerelor, oferind noi designuri adaptabile la cerințele utilizatorilor.
Acest dispozitiv numit CRAY-2 (1985), avea o viteză de aproximativ 6 până la 12 ori mai mare decât predecesorul său, avea aproximativ 250 de milioane de cuvinte și 240.000 de cipuri, ca o caracteristică importantă. În interior a fost scufundat de un lichid de răcire. La mijlocul anului 1986, existau aproximativ 130 de sisteme de acest tip în întreaga lume, dintre care 90 erau construite de marca Cray.
În acest moment, piața de supercomputer este dominată de companii foarte solide precum Industries Bussines Machines (IBM) și Hewlett Packard (HP), care au acționat ca companii absorbante pentru alte corporații mai mici, al căror obiectiv principal a fost să câștige experiență într-un astfel de industria informatică dinamică.
Caracteristicile supercalculatorului
Una dintre cele mai relevante caracteristici ale supercomputerului constă în numărul de procesoare și memoria sa mare, care permite o gamă largă de stocare eficientă a sistemului de operare și a fișierelor. Capacitatea sa de calcul este mult mai mare în comparație cu computerele obișnuite.
Cel mai important criteriu de performanță este conceput în capacitatea de calcul care se măsoară în FLOPS (Floating Points Operation per Second), care este înțeles ca o operație aritmetică echivalentă cu un flop pe secundă. (Este important de subliniat că s-ul final nu se referă la plural, ci la s-ul secund). Peta FLOPS, este o unitate echivalentă cu 1000 de miliarde de operațiuni pe secundă; este ilustrativ să subliniem că IBM Summit atinge o putere de 200 PetaFLOPS.
În acest fel, supercomputerul permite mai multor utilizatori să se conecteze în același timp și de la stații la distanță la centrul de date, cu toate acestea, are un dezavantaj în ceea ce privește calitatea utilizatorilor, deoarece aceștia sunt specialiști în investigații sau întrebări specifice.
Clienții selectează acest tip de tehnologie, adică din punct de vedere al problemelor de rezolvat, aleg echipamentele prin cataloage promovate de companiile care distribuie aceste tehnologii.
O altă caracteristică este legată de sfera de aplicare, întrucât pătrunderea sa este foarte scăzută sau practic nulă în societatea comună, însă impactul mare pe care îl are această tehnologie asupra centrelor de cercetare, universităților, centrelor financiare este de netăgăduit. ONG-uri și oficii guvernamentale pentru utilizarea și tratarea bazelor de date mari sau operațiuni cu volume uriașe de calcule.
În acest fel, supercalculatorul a devenit un instrument indispensabil în cercetarea științifică și industrie în diverse sectoare ale societății contemporane.
Sisteme de operare pe supercomputer
Supercalculatoarele sunt mașini complicate, concepute pentru scopuri specifice și necesită un sistem de operare complex, personalizat și optimizat în acest scop.
Pe de altă parte, trebuie menționat că primele supercalculatoare nu aveau sistem de operare încorporat, această condiție a forțat centrele de date sau orice altă instituție publică sau privată care impunea utilizarea acestuia, să își asume angajamentul de a dezvolta un sistem de operare ( SO ) echipamente specific funcționale; Cu titlu exemplificativ, CDC 6600 (considerat primul supercomputer din istorie) folosea un sistem de operare, cunoscut sub numele de Chippewa sau sistemul de operare Gray, caracterizat prin faptul că este foarte simplu, dar cu vocație înaltă de a putea controla diferitele sarcini ale sistemului informatic. , rezultând că diferitele activități au avut întotdeauna ceea ce aveau nevoie pentru a-și îndeplini scopul.
Sistemul de operare Kronos
A fost proiectat și implementat în anii '70 și principala sa caracteristică este că volumul sarcinilor poate fi accesat în același timp, o condiție importantă pentru optimizarea semnificativă a dezvoltării muncii definite.
Sistemul de operare CDC SCOPE
(În limba engleză, Controlul de supraveghere al executării programului) a fost folosit în anii 60, principala sa caracteristică este că permite controlul tuturor sarcinilor sistemului.
Sistem de operare din SUA
(Network Operating System) a fost un program îndrăzneț, deoarece adoptarea sa le-a înlocuit pe cele două anterioare în anii 70. Obiectivul său principal a fost de a face din NOS un sistem de operare comun în toate inovațiile CDC (Control Data Corporation).
Us /Ve (Sistem de operare în rețea/ Mediu virtual)
A înlocuit NOS-ul, în anii 80, principala sa caracteristică a constat în furnizarea unei memorie virtuale, condiție care a permis recunoașterea și acceptarea de către lumea computerelor din epocă.
Sisteme de operare moderne pe supercomputer
Sistemele de operare moderne pe care le folosește un supercomputer sunt următoarele:
Unix
De mult timp acești giganți au folosit sisteme de operare bazate pe Unix. Sunt sisteme de operare cu cod închis, care necesită licențe care să permită utilitatea utilizării lor și adaptarea lor la echipament este excesiv de costisitoare.
Linux
Este un sistem de operare gratuit, open source și cu o gamă mare de adaptabilitate în raport cu varianta de personalizare; Acesta din urmă fiind cel mai folosit, în ciuda faptului că nu are o interfață grafică, utilizarea sa este în modul la distanță prin conexiuni și terminale securizate.
Tipuri de supercalculatoare și sistemele lor de operare
Mai jos veți găsi câteva dintre supercalculatoarele și sistemele de operare pe care le folosesc.
Ferăstrău
Este un supercomputer foarte puternic și sistemul său de operare este Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
Este un supercomputer de fabricație chinezească și rulează pe propriul sistem de operare numit Sunway RaiseOS 2:0:5.
Thianhe-2A
Este situat în China, sistemul său de operare este Kylin Linux.
Pizz Daint
Este situat în Elveția și sistemul său de operare este Cray Linus Environment, cunoscut și sub numele de UNICOS, care constă dintr-un sistem de operare emulator Unix.
Treime
Este un supercomputer puternic, situat fizic în Statele Unite și folosește același sistem de operare descris mai sus.
Titan
Este un supercomputer puternic situat în Statele Unite și folosește Cray ca sistem de operare.
Al Bridging Cloud Infrastructure
Este un computer foarte puternic, situat în Japonia și folosește un sistem de operare bazat pe Linux.
Sequoia
Situat în Statele Unite și ca și precedentul, funcționează și cu sistemul de operare Linux.
Summit-ul
Rulează un sistem de operare numit Red Hat Enterprise Linux (RHEL) fără modificări speciale, dar are o serie de compilatoare avansate și biblioteci matematice care îi oferă performanțe mai bune, obținând în același timp o eficiență optimă.
Sistem de răcire
Sistemele de răcire a supercomputerelor necesită un control special al temperaturii al cărui scop este disiparea căldurii produse de multiplele componente care alcătuiesc structura acestui computer, precum și este oportun să se țină seama de costurile ridicate, nu doar din punct de vedere al prețului acestuia, ci se referă , dar la cheltuiala excesivă în menținerea ordinii preventive și corective, precum și a activităților de instruire a personalului însărcinat cu operarea acestor mașini de calcul gigantice.
Trebuie sa stii ca aceste sisteme genereaza o cantitate mare de caldura datorita setului de componente pe care il au circuitele interne care il alcatuiesc; Aceasta este o situație pe care designerii de hardware iau în considerare și sunt concepute numeroase mecanisme pentru a regla căldura produsă care ar putea afecta performanța sistemului, afectând grav Unitatea Centrală de Procesare (CPU) sau unele dintre perifericele acestuia din apropiere.
Supercomputerul de ultimă generație are un mecanism special de control al temperaturii, dintre care unul este sistemul de răcire instalat de compania Johnson Controls, condusă de Universitatea din Stuttgart (Germania).
Pentru a adăposti aceste sisteme de răcire a fost proiectată o clădire specială cu consum redus de energie, redundanță mare și capacitate operațională mare, cu scopul de a minimiza producția minimă de dioxid de carbon (CO2), respectând astfel reglementările globale relative la schimbările climatice globale. Au fost instalate patru turnuri de răcire și un tip de control extrem de flexibil cu timpi de reacție foarte scurti, obținându-se rezultate impresionante de eficiență ridicată cu economii extraordinare de energie.
răcire prin imersie
Răcirea prin imersie este o tehnică care presupune scufundarea serverelor într-un lichid care oferă un mediu de răcire superior ventilației aerului condiționat. Această tehnologie a fost introdusă în modelul nr. 1 al seriei Green 500, cu cele mai eficiente centre de date din lume.
În plus, industria 3M și un dezvoltator de date din Hong Kong au arătat o instalație cu acest tip de tehnologie obținând o reducere semnificativă a spațiului, precum și o reducere a costurilor.
Mai jos explicăm modul în care companiile implementează sisteme de răcire.
Cazul IBM
Dimensiunea supercalculatoarelor produce o mare putere în performanța lor, dar legat de acest avantaj, există o mare producție de căldură, determinând costuri mari în consumul electric. Pentru a contracara această slăbiciune, a fost implementată o strategie adoptată de marile corporații din sector, acestea au proiectat sisteme frigorifice de aer condiționat și amenajarea încăperilor cu temperaturi scăzute.
IBM a dezvoltat o tehnologie bazată pe echipamente de răcire prin utilizarea apei aduse în interior prin microcanale, inspirată de paralelismul circulației sângelui în corpul uman. Prin furnizarea acestei tehnici se răcește SuperMUC, unul dintre cele mai mari supercalculatoare din Europa, situat în Leibniz, care a produs economii de energie de 40%.
La rândul său, Lenovo a conceput un sistem de răcire al cărui scop este reducerea semnificativă a consumului de energie al echipamentelor sale, numit Neptune, iar puterea sa constă în utilizarea apei calde, pe baza următoarei proceduri:
„În sistemele tradiționale de răcire trebuie să răcim apa la temperaturi scăzute pentru a putea răci corect echipamentul. Putem pune apă până la 50 de grade, deci costul răcirii este mult mai mic.
Pe lângă cele de mai sus, în mod complementar, se aplică un sistem de monitorizare și reglare a consumului de energie în timp real.
Principalele utilizări ale supercomputerului
Apariția acestei tehnologii în viața omului modern a dobândit o mare motivație în pregătirea profesioniștilor, cercetătorilor și tehnologilor din domeniul informaticii, în special cunoștințele legate de acești giganți ai lumii informaticii. Încorporarea centrelor de cercetare, inovare și dezvoltare a afacerilor, sprijinul pentru consolidarea parcurilor industriale, centrele de prelucrare a datelor în sectorul privat și public devine din ce în ce mai comună.
Programarea este percepută ca un domeniu util datorită prezenței sale în diferite domenii ale dezvoltării umane, având originea în tratarea unor probleme complexe care necesită o mare capacitate de calcul și dezvoltarea de aplicații care să răspundă preocupărilor în timp real. În această gamă de aplicații avem:
- Dezvoltarea de modele predictive și de simulare, cum ar fi mișcările migratorii ale maselor umane pe planetă, modele climatice predictive cu eroare de prognoză redusă, schimbările climatice și impactul acestora asupra socio-sistemului și ecosistemului.
- Funcționează ca centru de greutate pentru dezvoltarea industrială care vizează proiectarea și automatizarea proiectelor de inginerie, în special în proiectarea aplicațiilor de inteligență artificială din sector.Ești interesat să înveți despre inteligența artificială? Vă sugerez să citiți mai departe Caracteristicile inteligenței artificiale
- Procesarea imaginilor, consolidarea sistemelor de management și informații geografice, îmbunătățirea roboticii.
- În cercetarea medicală, supercomputerul acoperă diverse domenii precum proiectarea inimii artificiale, tomografia computerizată, estimarea leziunilor cerebrale și caracterizarea structurii biochimice a virusului Covid-19 pentru determinarea posibilelor medicamente care pot avea o relație cu toxicitatea. a virusului.virușii, în acest sens Mare Nostrum un supercomputer situat în Spania efectuează acest tip de cercetare în timp real. De asemenea, se dedică realizării de studii de biotehnologie și inginerie genetică.
Supercomputere Care sunt cele mai puternice?
În împrejurările actuale în care supraviețuiește lumea modernă, suntem uneori surprinși de paradoxuri incredibile precum procesele nanologice, unde miniaturizarea marchează clasa dezvoltării științifice și tehnologice armonice în ceea ce privește optica pragmatică. Supercalculatoarele merg în direcția opusă, de la giganți tehnologici cu o robustețe extraordinară în căutarea de soluții la marile probleme care roiesc în mediul nostru și coincidență cu acea viziune pragmatică care reiese ca un răspuns satisfăcător pentru atenuarea sau dispariția problemelor puse.
Top500 este un proiect conceput pentru a evidenția cele mai puternice 500 de supercomputere din lume din prezent.Este important de menționat că această listă este realizată de un grup de guru din zona de calcul. Cele mai puternice cinci supercalculatoare din 2020 vor fi folosite în această postare.
Summit-ul
El este considerat cel cel mai puternic supercomputer din lume. Proiectat de IBM pentru Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee, aparținând Departamentului de Energie al SUA. Ocupă echivalentul a două terenuri de baschet și atinge un impresionant 148,6 petaflopi, datorită celor 2,41 milioane de nuclee.
Ferăstrău
Proiectat de IBM, este responsabil pentru crearea celui de-al doilea cel mai puternic supercomputer de pe listă, situat la Laboratorul Național Lawrence Livermore din California. Pe baza unui hardware Similar cu Summit. Sierra ajunge la 94,6 petaflopi.
Sunway TaihuLight
Cu acest supercomputer, TaihuLight, construit de Centrul Național de Cercetare în Tehnologie și Inginerie de Calcul Paralel și instalat la Centrul Național de Supercomputing din Wuxi.(China). Spre deosebire de alte mașini de calibrul său, îi lipsesc cipurile de accelerație, așa că cei 93 de petaflopi se bazează pe cele peste 10 milioane de procesoare Sunway din China.
Tianhe-2A
Supercomputer numit și Milky Way 2A, este situat în Centrul Național de Supercomputing (Guangzhou, China) este dezvoltat de Universitatea Națională de Tehnologie de Apărare și echipat cu procesoare Intel Xeon pentru a ajunge la 61,4 petaflopi. Potrivit operatorilor săi, destinația este stabilirea ordinii de calcul a problemelor de apărare de natură guvernamentală.
Frontera
Această super-mașină a fost dezvoltată de Dell și echipată de Intel. A fost considerat cel mai rapid supercomputer din lume, situat la Texas Advanced Computing Center, Universitatea din Texas (SUA). Colaborați cu trei duzini de echipe științifice la cercetări legate de fizica găurilor negre, mecanica cuantică, proiectarea medicamentelor sau modelele climatice. Cei 23,5 petaflopi ai săi vor fi disponibili pentru comunitatea științifică, care va beneficia de puterea sa de calcul, în special în domeniile astrofizicii, știința materialelor, energiei, genomicii și modelării dezastrelor naturale.
MareNostrum5: Un supercalculator extraordinar
Nume MareNostrum, își are originea din denumirea pe care vechii romani o făceau Mării Mediterane. Barcelona Supercomputing Center (National Supercomputing Center) dă acest nume celui mai emblematic supercomputer, care în diferitele sale versiuni a devenit cea mai puternică mașină din Spania și la sfârșitul ultimei sale versiuni, MareNoustrum5, este proiectat ca unul dintre calculatoarele mari. a Uniunii Europene.
Să aflăm mai multe despre acest gigant computer. Capacitatea sa este proiectată să atingă o putere de 200 de petaflopi, depășind de aproximativ 17 ori versiunea actuală de 13,7 petaflopi și de 10.000 de ori mai mare (MareNostrum 4). Termenul pre-excalada este folosit pentru a desemna supercalculatoarele capabile să depășească bariera de 150 de petaflopi.
Este important de subliniat investiția făcută de Spania, țară membră a Uniunii Europene, care dedică resurse publice supercalculaturii. Administrațiile guvernamentale, indiferent de părtinirea lor ideologică, au pus un mare interes în concepție. dezvoltarea şi aplicarea acestor tehnici la soluţionarea marilor probleme naţionale şi străine.
Supercalculatorul MareNostrum în toate versiunile sale a devenit piatra de temelie a cercetării științifice și tehnologice în Uniunea Europeană, acesta fiind un mare suport pentru supercalculatură, nu doar la nivel de diseminare, ci și în sprijinul resurselor financiare.
Deci, cu cât oferă mai multe instrumente Centrul de Supercomputing din Barcelona, cu atât se formează mai multe grupuri de lucru dedicate cercetării în jurul acestuia, cu intenția principală de a promova tehnologia sa de ultimă generație în urmărirea intereselor și rezolvarea problemelor care afectează societățile moderne.
MareNostrum nu este doar un mare supercomputer, ci reprezintă și un pol de atracție, conceput pentru disponibilitatea de utilizare pentru comunitatea științifică la nivel global.
Ceea ce face MareNostrum este extrem de larg, constituie un program de dezvoltare în proiectarea diferitelor prototipuri care au creat o generație de supercalculatoare în fiecare versiune un instrument mai puternic și mai versatil, nu doar în hardware și software, ci și în proiecția sa către societate. .
Până acum au fost dezvoltate cinci versiuni ale supercomputerului MareNostrum.
MareNostrum 1: A fost conceput datorită sinergiei dintre guvernul spaniol și compania IBM printr-un acord pentru a construi unul dintre cele mai rapide supercalculatoare din Europa în 2004. Capacitatea sa de calcul a fost de 42.35 Teraflopi (42.35 trilioane de operațiuni pe secundă) .
MareNostrum 2: În noiembrie 2006, capacitatea sa de calcul a crescut, motivată de cererea mare de proiecte științifice. Această capacitate a fost de 94.21 Teraflops, dublu față de predecesorul ei, iar pentru a obține această performanță, numărul procesoarelor a fost crescut de la 4.812 la 10.240.
MareNostrum 3: Printr-o actualizare, a fost atins vârful de performanță de 1.1. petaflops în 2012-2013, datorită adăugării a 48,896 de calculatoare Intel Sandy Bridge pe 3,056 de noduri, inclusiv 84 Xeon Phi 5110P pe 42 de noduri, cu peste 115 TB de memorie principală și 2 PB de GPFS de stocare pe disc.
MareNostrum 4: Până la sfârșitul anului 2017, acest gigant a început să funcționeze, a atins performanța maximă de 13.7 petaflopi, capacitatea sa de calcul a fost distribuită în două blocuri complet diferite, originând tehnologii bloc.
Scopul general al acestor blocuri conținea 46 de tăvi de 3.456 de noduri, fiecare nod avea două cipuri Intel Xeon Platinum, fiecare cu 24 de procesoare care acumulează un total de 165,888 procesoare și o memorie principală de 390 Terabytes.Puterea sa de vârf a atins 11.15 Petaflopi, în cu alte cuvinte, este capabil să proceseze mai mult de unsprezece miliarde de operațiuni pe secundă, de zece ori mai mult decât predecesorul său.
Cel mai puternic supercomputer: MareNostrum5
La jumătatea anului 2019, compania EuroHPC a selectat Barcelona Supercomputing Center drept entitatea care ar găzdui supercomputerul cu cea mai mare capacitate de pre-excalare de pe continentul european. S anticipează intrarea în funcțiune pe 31 decembrie 2020 și va fi cel mai important supercomputer pentru atenția și soluționarea diversității controverselor care le așteaptă societăților moderne.
În acest fel putem înțelege importanța supercalculatoarelor în lume, o mare invenție care încă este în plină expansiune într-un mod copleșitor. Puterile mondiale precum SUA, Japonia și China se străduiesc pentru o competiție sănătoasă în favoarea umanității.
Apoi, urmăriți următorul videoclip, astfel încât să vă puteți extinde cunoștințele despre acest subiect interesant.