V tem zanimivem članku boste izvedeli zelo zanimivo temo: superračunalnik. Spoznali boste njeno zgodovino in še posebej, katera je najmočnejša in njen prispevek k napredku človeštva. Navdušite se za branje!
superračunalnik
Prilagodljivost civilizacije na velike spremembe, ki jih ponuja tehnologija, zlasti tiste, povezane z informacijami, je preoblikovala perspektivo pojmovanja sveta kot prostora, ki je vsak dan manjši, ki spremembe zaznava na realen in za čutil zaznaven način.
Izum vse bolj učinkovitih in zmogljivih računalnikov je v javni domeni navadnih državljanov. Začeli bomo z opredelitvijo tega fantastičnega izuma človeka.
Vzpostavitev definicije superračunalnika ni lahka naloga. Za uporabo preprostega in racionalnega koncepta pa lahko rečemo: Superračunalnik je naprava, ki jo lahko v uvodu štejemo za največjo svojo proceduralno in računsko zmogljivost, z veliko večjimi zmogljivostmi, če jo primerjamo z računalnik običajne rabe računalnik.
Superračunalnik lahko razumemo tudi kot zelo zmogljiv in hiter tip računalnika, ki je zasnovan za obdelavo velikih količin informacij v zelo kratkem času in izključno pri obdelavi določene naloge.
V tem smislu nekateri programerji menijo, da bi bila pravilna definicija superračunalnik obravnavati kot zmogljivejši in hitrejši računalnik, ki obstaja v danem trenutku. So velike velikosti, lahko v trenutku obdelajo ogromne količine informacij, ciljajo na določeno območje in imajo ogromno prostora za shranjevanje. Pogovorimo se o ozadju te naprave.
zgodovina
Leta 1960 je podjetje Control Data Corporation (CDC), g. Seymour Cray, predstavilo prvi superračunalnik, ki je vodil v učinkovito metodologijo, sestavljeno iz računalniških tehnik, kot so shranjevanje, obdelava in predstavitev velikih količin podatkov. zelo kratek časovni razpon. Tukaj je kratka biografija ustvarjalca prvega superračunalnika.
Seymour Gray se je rodil v Chippewa Fallsu. Wisconsin Združene države Amerike, 28. septembra 1925 in umrl 6. oktobra 1996 v tragični prometni nesreči v Koloradu v Združenih državah. Študiral je elektrotehniko v Minnesoti. Seymour Gray velja za očeta superračunalnikov; njegova največja obsesija je bila ustvarjanje in razvoj te naprave.
Leta 1957 je podjetje Control Data Corporation (CDC) izdelalo superračunalnik CDC 1604, ki je bil prvi računalnik, ki je namesto vakuumskih cevi uporabljal tranzistorje, kar je bila takratna inovacija.
Sčasoma in zaradi uspeha, doseženega z zmogljivostjo superračunalnikov, je bil Seymour Craig motiviran, da postane neodvisen in leta 1970 ustanovi svoje podjetje, imenovano Cray's Research. Cilj oziroma korporativno ime tega podjetja je bilo, da se posveti izključno načrtovanju in izdelavi superračunalnikov ter predhodnemu naročilu naročnika.
CRAY-1 (1976) je bil model, ki so ga namestili v Nacionalnem laboratoriju v Los Alamosu, vključeval je vektorski procesor skupaj s skalarnim procesorjem, ki je takrat veljal za najhitrejšega na svetu, ki je imel zmogljivost 1 milijon 64-bitne besede in čas cikla 12,5 nanosekund. Njegova vrednost je bila ocenjena na 10 milijonov dolarjev.
Ta korporacija je bila pet let zapored vodilna na trgu superračunalnikov, saj je zagotavljala nove dizajne, prilagojene zahtevam uporabnikov.
Ta naprava, imenovana CRAY-2 (1985), je imela hitrost približno 6 do 12-krat večjo od predhodnice, imela je približno 250 milijonov besed in 240.000 čipov kot pomembno lastnost. V notranjosti je bila potopljena s hladilno tekočino. Sredi leta 1986 je bilo po svetu okoli 130 tovrstnih sistemov, od tega jih je 90 izdelala blagovna znamka Cray.
Trenutno na trgu superračunalnikov prevladujejo zelo solidna podjetja, kot sta Industries Bussines Machines (IBM) in Hewlett Packard (HP), ki so delovala kot absorbirajoča podjetja za druge manjše korporacije, katerih glavni namen je bil pridobivanje izkušenj na tem področju. dinamična računalniška industrija.
Značilnosti superračunalnika
Ena najpomembnejših značilnosti superračunalnika je število procesorjev in velik pomnilnik, ki omogoča širok nabor učinkovitega shranjevanja operacijskega sistema in datotek. Njegova izračunska zmogljivost je veliko večja v primerjavi z običajnimi računalniki.
Najpomembnejši kriterij uspešnosti je zasnovan v zmogljivosti izračuna, ki se meri v FLOPS (Floating Points Operation per Second), ki je razumljena kot aritmetična operacija, ki je enaka enemu flopu na sekundo. (Pomembno je poudariti, da se končni s ne nanaša na množino, temveč na drugi s). Peta FLOPS je enota, ki ustreza 1000 milijardam operacij na sekundo; ilustrativno je poudariti, da IBM Summit doseže moč 200 PetaFLOPS.
Na ta način superračunalnik omogoča, da se več uporabnikov hkrati in z oddaljenih postaj poveže s podatkovnim centrom, vendar ima pomanjkljivost glede kakovosti uporabnikov, saj so to strokovnjaki za specifične preiskave ali poizvedbe.
Kupci izbirajo tovrstno tehnologijo, torej z vidika problemov, ki jih je treba rešiti, izberejo opremo preko katalogov, ki jih promovirajo podjetja, ki te tehnologije distribuirajo.
Druga značilnost je povezana z obsegom, saj je njena prodornost v navadni družbi zelo nizka ali pa je skoraj nikakršna, vendar je velik vpliv, ki ga ima ta tehnologija na raziskovalne centre, univerze, finančne centre, nesporen. Nevladne organizacije in vladni uradi za uporabo in obdelavo velikih baz podatkov ali operacij z velikimi količinami izračunov.
Na ta način je superračunalnik postal nepogrešljivo orodje v znanstvenih raziskavah in industriji v različnih sektorjih sodobne družbe.
Operacijski sistemi na superračunalniku
Superračunalniki so zapleteni stroji, zasnovani za posebne namene in zahtevajo kompleksen operacijski sistem, prilagojen in optimiziran za ta namen.
Po drugi strani pa je treba opozoriti, da prvi superračunalniki niso imeli vgrajenega operacijskega sistema, ta pogoj je prisilil podatkovne centre ali katero koli drugo javno ali zasebno institucijo, ki je zahtevala njegovo uporabo, da prevzame zavezo razvoja operacijskega sistema ( SO ) posebej funkcionalna oprema; Za ilustracijo, CDC 6600 (ki velja za prvi superračunalnik v zgodovini) je uporabljal operacijski sistem, znan kot Chippewa ali Greyjev operacijski sistem, za katerega je značilno, da je zelo preprost, vendar z visoko poklicanostjo, da lahko nadzoruje različne naloge računalniškega sistema. , zaradi česar so različne dejavnosti vedno imele tisto, kar so zahtevale za uresničitev svojega namena.
Operacijski sistem Kronos
Zasnovan in implementiran je bil v 70. letih prejšnjega stoletja, njegova glavna značilnost pa je, da je bil hkrati dostopen do obsega nalog, kar je pomemben pogoj za bistveno optimizacijo razvoja definiranega dela.
Operacijski sistem CDC SCOPE
(V angleščini, Nadzorni nadzor izvajanja programa) je bil uporabljen v 60. letih prejšnjega stoletja, njegova glavna značilnost je, da omogoča nadzor vseh sistemskih nalog.
ameriški operacijski sistem
(Omrežni operacijski sistem) je bil drzen program, saj je njegova uvedba nadomestila prejšnja dva v sedemdesetih letih 70. Njegov glavni cilj je bil narediti NOS skupni operacijski sistem v vseh inovacijah CDC (Control Data Corporation).
Mi /Ve (omrežni operacijski sistem/navidezno okolje)
Nadomestil je NOS, v 80. letih prejšnjega stoletja je bila njegova glavna značilnost zagotavljanje navideznega pomnilnika, pogoj, ki je omogočal prepoznavanje in sprejemanje v takratnem računalniškem svetu.
Sodobni operacijski sistemi na superračunalniku
Sodobni operacijski sistemi, ki jih uporablja superračunalnik, so naslednji:
Unix
Ti velikani že dolgo uporabljajo operacijske sisteme, ki temeljijo na Unixu. So operacijski sistemi z zaprto kodo, ki zahtevajo licence, ki omogočajo uporabnost njihove uporabe, njihova prilagoditev opremi pa je pretirano draga.
Linux
Je brezplačen operacijski sistem, odprtokoden in z veliko prilagodljivostjo glede na različico prilagajanja; Slednji je najpogosteje uporabljen, kljub temu da nima grafičnega vmesnika, njegova uporaba je oddaljeni način prek varnih povezav in terminalov.
Vrste superračunalnikov in njihovih operacijskih sistemov
Spodaj boste našli nekaj superračunalnikov in operacijskih sistemov, ki jih uporabljajo.
sierra
Je zelo zmogljiv superračunalnik in njegov operacijski sistem je Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
To je kitajski superračunalnik in deluje na lastnem operacijskem sistemu, imenovanem Sunway RaiseOS 2:0:5.
Thianhe-2A
Nahaja se na Kitajskem, njegov operacijski sistem je Kylin Linux.
piz daint
Nahaja se v Švici in njegov operacijski sistem je Cray Linus Environment, znan tudi kot UNICOS, ki je sestavljen iz operacijskega sistema emulatorja Unix.
Trinity
Je zmogljiv superračunalnik, ki se fizično nahaja v Združenih državah in uporablja isti operacijski sistem, opisan zgoraj.
Titan
Je zmogljiv superračunalnik, ki se nahaja v Združenih državah in uporablja Cray kot svoj operacijski sistem.
Al premostitvena infrastruktura v oblaku
Je zelo zmogljiv računalnik, ki se nahaja na Japonskem in uporablja operacijski sistem, ki temelji na Linuxu.
Sequoia
Nahaja se v Združenih državah Amerike in tako kot prejšnji deluje tudi z operacijskim sistemom Linux.
Vrh
Poganja operacijski sistem, imenovan Red Hat Enterprise Linux (RHEL), brez posebnih modifikacij, vendar ima vrsto naprednih prevajalnikov in matematičnih knjižnic, ki mu zagotavljajo boljšo zmogljivost in hkrati dosegajo optimalno učinkovitost.
Hladilni sistem
Hladilni sistemi superračunalnika zahtevajo posebno temperaturno regulacijo, katere namen je odvajanje toplote, ki jo proizvaja več komponent, ki sestavljajo strukturo tega računalnika, prav tako je primerno upoštevati visoke stroške, ne le v smislu njegove cene, temveč tudi glede , ampak na prevelike stroške pri vzdrževanju preventivnega in korektivnega reda ter dejavnosti usposabljanja osebja, zadolženega za delovanje teh velikanskih računalniških strojev.
Vedeti morate, da ti sistemi proizvajajo veliko količino toplote zaradi nabora komponent, ki jih imajo notranja vezja, ki jih sestavljajo; To je položaj, ki ga oblikovalci strojne opreme upoštevajo in zasnovani so številni mehanizmi za uravnavanje proizvedene toplote, ki bi lahko vplivala na delovanje sistema in močno vplivala na centralno procesno enoto (CPU) ali nekatere njene bližnje periferne naprave.
Najsodobnejši superračunalnik ima poseben mehanizem za nadzor temperature, eden od njih je hladilni sistem, ki ga je vgradilo podjetje Johnson Controls, ki ga vodi Univerza v Stuttgartu (Nemčija).
Za namestitev teh hladilnih sistemov je bila zasnovana posebna zgradba z nizko porabo energije, visoko redundantnostjo in veliko operativno sposobnostjo, z namenom zmanjšanja minimalne proizvodnje ogljikovega dioksida (CO2) in s tem spoštovanja relativnih globalnih predpisov do globalnih podnebnih sprememb. Vgrajeni so bili štirje hladilni stolpi in zelo prilagodljiv tip krmiljenja z zelo kratkimi reakcijskimi časi, ki so dosegli impresivne rezultate visoke učinkovitosti z izjemnimi prihranki energije.
potopno hlajenje
Potopno hlajenje je tehnika, ki vključuje potapljanje strežnikov v tekočino, ki zagotavlja hladilni medij, ki je boljši od prezračevanja klimatske naprave. Ta tehnologija je bila uvedena v model št. 1 serije Green 500 z najučinkovitejšimi podatkovnimi centri na svetu.
Poleg tega sta industrija 3M in razvijalec podatkov v Hongkongu pokazala objekt s tovrstno tehnologijo, ki omogoča znatno zmanjšanje prostora in znižanje stroškov.
Spodaj pojasnjujemo, kako podjetja izvajajo hladilne sisteme.
Primer IBM
Velikost superračunalnikov proizvaja veliko moč pri njihovem delovanju, vendar je povezana s to prednostjo velika proizvodnja toplote, kar povzroča velike stroške pri porabi električne energije. Da bi preprečili to slabost, je bila implementirana strategija, ki so jo sprejele velike korporacije v sektorju, zasnovali so klimatske hladilne sisteme in načrtovali nizkotemperaturne prostore.
IBM je razvil tehnologijo, ki temelji na opremi za hlajenje z uporabo vode, ki se vnese v notranjost skozi mikrokanale, navdihnjena z vzporednostjo krvnega obtoka v človeškem telesu. Z zagotavljanjem te tehnike se ohladi SuperMUC, eden največjih superračunalnikov v Evropi, ki se nahaja v Leibnizu, ki je ustvaril 40-odstotni prihranek energije.
Lenovo je zasnoval hladilni sistem, katerega namen je bistveno zmanjšati porabo energije svoje opreme, imenovane Neptune, in njegova moč je v uporabi tople vode, ki temelji na naslednjem postopku:
»V tradicionalnih hladilnih sistemih moramo vodo ohladiti na nizke temperature, da lahko ustrezno ohladimo opremo. Vodo lahko damo do 50 stopinj, zato so stroški hlajenja precej nižji.
Poleg naštetega komplementarno uporabljajo sistem za spremljanje in regulacijo porabe energije v realnem času.
Glavne uporabe superračunalnika
Pojav te tehnologije v življenju sodobnega človeka je dosegel veliko motivacijo pri izobraževanju strokovnjakov, raziskovalcev in tehnologov na področju računalništva, predvsem znanja, povezana s temi velikani računalniškega sveta. Vključevanje raziskovalnih, inovacijskih in poslovnih razvojnih centrov, podpora krepitvi industrijskih parkov, centrov za obdelavo podatkov v zasebnem in javnem sektorju je vsak dan bolj pogosta.
Programiranje je zaznano kot uporabno področje zaradi njegove prisotnosti na različnih področjih človekovega razvoja, ki izvira iz obravnave kompleksnih problemov, ki zahtevajo velike računalniške zmogljivosti in razvoja aplikacij, ki se odzivajo na pomisleke v realnem času. V tem obsegu aplikacij imamo:
- Razvoj napovednih in simulacijskih modelov, kot so migracijska gibanja človeških množic na planetu, napovedni podnebni modeli z nizko napako napovedi, podnebne spremembe in njihov vpliv na družbeni sistem in ekosistem.
- Deluje kot težišče za industrijski razvoj, ki je namenjen načrtovanju in avtomatizaciji inženirskih projektov, zlasti pri oblikovanju aplikacij umetne inteligence v sektorju. Vas zanima učenje o umetni inteligenci? Predlagam, da berete naprej Značilnosti umetne inteligence
- Obdelava slik, krepitev vodstvenih in geografskih informacijskih sistemov, izboljšanje robotike.
- V medicinskih raziskavah superračunalnik pokriva različna področja, kot so načrtovanje umetnih src, računalniška tomografija, ocena možganskih poškodb in karakterizacija biokemične strukture virusa Covid-19 za določanje možnih zdravil, ki so lahko povezana s toksičnostjo. virusa, virusov, v zvezi s tem Mare Nostrum superračunalnik, ki se nahaja v Španiji, izvaja tovrstne raziskave v realnem času. Prav tako se posveča izvajanju študij biotehnologije in genskega inženiringa.
Superračunalniki Kateri so najmočnejši?
V trenutnih okoliščinah, ki jih sodobni svet preživi, nas včasih presenetijo neverjetni paradoksi, kot so nanološki procesi, kjer miniaturizacija zaznamuje razred harmoničnega znanstvenega in tehnološkega razvoja v smislu pragmatične optike. Superračunalniki gredo v nasprotno smer, od tehnoloških velikanov z izjemno robustnostjo pri iskanju rešitev do velikih problemov, ki rojijo v našem okolju in sovpadajo s tisto pragmatično vizijo, ki se pojavi kot zadovoljiv odgovor za ublažitev ali izginotje zastavljenih problemov.
Top500 je projekt, ki je zasnovan tako, da izpostavi 500 najmočnejših superračunalnikov na svetu danes. Pomembno je omeniti, da je ta seznam sestavila skupina gurujev s področja računalništva. V tej objavi bo uporabljenih pet najmočnejših superračunalnikov leta 2020.
Vrh
Šteje se za najmočnejši superračunalnik na svetu. Zasnoval ga je IBM za nacionalni laboratorij Oak Ridge v Tennesseeju, ki pripada ameriškemu ministrstvu za energijo. Zavzema enakovredno dvema košarkarskima igriščem in doseže impresivnih 148,6 petaflops, zahvaljujoč 2,41 milijona jeder.
sierra
Zasnoval ga je IBM in je odgovoren za ustvarjanje drugega najmočnejšega superračunalnika na seznamu, ki se nahaja v nacionalnem laboratoriju Lawrence Livermore v Kaliforniji. Na podlagi a strojna oprema Podobno kot Summit. Sierra doseže 94,6 petaflopsa.
Sunway TaihuLight
S tem superračunalnikom TaihuLight, ki ga je zgradilo Nacionalno raziskovalno središče za inženiring in tehnologijo vzporednega računalništva in ga je namestilo v Nacionalnem centru za superračunalništvo v Wuxiju (Kitajska). Za razliko od drugih strojev njegovega kalibra nima čipov za pospeševanje, zato se njegovih 93 petaflopov zanaša na več kot 10 milijonov kitajskih procesorjev Sunway.
Tianhe-2A
Superračunalnik imenovan tudi Milky Way 2A, ki se nahaja v nacionalnem centru za superračunalništvo (Guangzhou, Kitajska), ga je razvila Nacionalna univerza za obrambno tehnologijo in je opremljen s procesorji Intel Xeon, da doseže 61,4 petaflopsa. Po mnenju njegovih operaterjev je cilj vzpostaviti računski red obrambnih problemov vladne narave.
Frontera
Ta super stroj je razvil Dell in opremil Intel. Velja za najhitrejši superračunalnik na svetu, ki se nahaja v Texas Advanced Computing Center, University of Texas (ZDA). Sodelujte s tremi ducati znanstvenih skupin pri raziskavah, povezanih s fiziko črnih lukenj, kvantno mehaniko, načrtovanjem zdravil ali podnebnimi modeli. Njegovih 23,5 petaflopsa bo na voljo znanstveni skupnosti, ki bo imela koristi od njegove računalniške moči, zlasti na področjih astrofizike, znanosti o materialih, energije, genomike in modeliranja naravnih nesreč.
MareNostrum5: izjemen superračunalnik
Ime MareNostrum, izvira iz poimenovanja, ki so ga stari Rimljani izdelali iz Sredozemskega morja. Barcelonski superračunalniški center (Nacionalni superračunalniški center) je to ime dal najbolj simboličnemu superračunalniku, ki je v svojih različnih različicah postal najzmogljivejši stroj v Španiji, na koncu svoje najnovejše različice, MareNoustrum5, pa je predviden kot eden od velikih računalnikov. Evropske unije.
Izvedemo več o tem računalniškem velikanu. Njegova zmogljivost naj bi dosegla moč 200 petaflopsov, kar bo približno 17-krat preseglo trenutno različico 13,7 petaflopsa in 10.000-krat več (MareNostrum 4). Izraz pre-excalated se uporablja za označevanje superračunalnikov, ki lahko presežejo mejo 150 petaflops.
Pomembno je izpostaviti naložbo Španije, države članice Evropske unije, ki za superračunalništvo namenja javna sredstva. Vladne uprave so, ne glede na njihovo ideološko pristranskost, zelo zanimale zasnovo. razvoj in uporaba teh tehnik pri reševanju večjih domačih in tujih problemov.
Superračunalnik MareNostrum v vseh različicah je postal temelj znanstvenih in tehnoloških raziskav v Evropski uniji, kar je velika podpora superračunalstvu, ne le na ravni razširjanja, temveč tudi v podporo finančnih sredstev.
Torej, več orodij kot ponuja Barcelonski superračunalniški center, več delovnih skupin, posvečenih raziskavam, se oblikuje okoli njega, s primarnim namenom spodbujanja njegove najsodobnejše tehnologije pri zasledovanju interesov in reševanju problemov, ki vplivajo na sodobne družbe.
MareNostrum ni le odličen superračunalnik, ampak predstavlja tudi pol privlačnosti, zasnovan za dostopnost uporabe za znanstveno skupnost na globalni ravni.
Kar počne MareNostrum, je izjemno široko, predstavlja razvojni program pri oblikovanju različnih prototipov, ki so v vsaki različici ustvarili generacijo superračunalnikov, močnejše in vsestransko orodje, ne le v strojni in programski opremi, temveč tudi v projekciji v družbo. .
Do sedaj je bilo razvitih pet različic superračunalnika MareNostrum.
MareNostrum 1: Zasnovan je bil zahvaljujoč sinergiji med špansko vlado in podjetjem IBM s sporazumom o izgradnji enega najhitrejših superračunalnikov v Evropi leta 2004. Njegova računska zmogljivost je bila 42.35 teraflopsa (42.35 bilijona operacij na sekundo).
MareNostrum 2: Novembra 2006 se je njegova računalniška zmogljivost povečala zaradi velikega povpraševanja po znanstvenih projektih. Ta zmogljivost je bila 94.21 teraflopsa, kar je dvakrat več kot predhodnik, in za dosego te zmogljivosti je bilo število procesorjev povečano s 4.812 na 10.240.
MareNostrum 3: S posodobitvijo je bil dosežen vrh zmogljivosti 1.1. petaflops v letih 2012–2013, zahvaljujoč dodatku 48,896 procesov Intel Sandy Bridge na 3,056 vozliščih, vključno s 84 Xeon Phi 5110P na 42 vozliščih, z več kot 115 TB glavnega pomnilnika in 2 PB GPFS diskovnega pomnilnika.
MareNostrum 4: Do konca leta 2017 je ta velikan začel delovati, dosegel najvišjo zmogljivost 13.7 Petaflops, njegova izračunska zmogljivost je bila razdeljena v dva popolnoma različna bloka, ki izvirajo iz blokovskih tehnologij.
Splošni namen teh blokov je vseboval 46 pladnjev s 3.456 vozlišči, vsako vozlišče je imelo dva čipa Intel Xeon Platinum, vsak po vrsti s 24 procesorji, ki so zbrali skupno 165,888 procesorjev in glavni pomnilnik 390 terabajtov. Njegova najvišja moč je dosegla 11.15 petaflopsa. z drugimi besedami, je sposoben obdelati več kot enajst milijard operacij na sekundo, desetkrat več kot njegov predhodnik.
Najmočnejši superračunalnik: MareNostrum5
Podjetje EuroHPC je sredi leta 2019 izbralo Barcelonski superračunalniški center kot subjekt, ki bo gostil superračunalnik z najvišjo zmogljivostjo pred ekskalacijo na evropski celini. S predvideva, da bo začel delovati 31. decembra 2020 in bo najpomembnejši superračunalnik za pozornost in rešitev raznolikosti polemik, ki čakajo na sodobne družbe.
Na ta način lahko razumemo pomen superračunalnikov v svetu, velikega izuma, ki še vedno izjemno cveti. Svetovne sile, kot so ZDA, Japonska in Kitajska, si prizadevajo za zdravo konkurenco v korist človeštva.
Nato si oglejte naslednji videoposnetek, da boste lahko razširili svoje znanje o tej zanimivi temi.