У цій цікавій статті ви дізнаєтеся дуже цікаву тему: суперкомп'ютер. Ви дізнаєтеся його історію, а особливо, яка є найпотужнішою та її внесок у прогрес людства. Захоплюйтеся читанням!
суперкомп'ютер
Пристосованість цивілізації до великих змін, які пропонує технологія, особливо пов’язаних з інформацією, змінила перспективу уявлення про світ як місце, яке з кожним днем стає все меншим, яке сприймає зміни реальним і відчутним для почуттів способом.
Винахід все більш ефективних і потужних комп’ютерів є суспільним надбанням простих громадян. Почнемо з визначення цього фантастичного винаходу людини.
Створення визначення суперкомп'ютера - непросте завдання. Однак, щоб використовувати просту й раціональну концепцію, можна сказати: Суперкомп’ютер — це пристрій, який у введенні можна розглядати як максимум його процедурної та обчислювальної здатності, з набагато більшими можливостями, якщо порівняти його з комп’ютер загального користування комп’ютер.
Під суперкомп’ютером також можна розуміти дуже потужний і швидкий тип комп’ютера, призначений для обробки великих обсягів інформації за дуже короткий час і виключно для вирішення конкретного завдання.
У цьому сенсі деякі програмісти вважають, що правильне визначення було б розглядати суперкомп’ютер як потужніший і швидший комп’ютер, який існує в даний момент. Вони мають великий розмір, можуть миттєво обробляти величезні обсяги інформації, орієнтуватися на певну область і мають величезну ємність для зберігання. Поговоримо про передісторію цього пристрою.
історія
У 1960 році компанія Control Data Corporation (CDC), містер Сеймур Крей, представила перший суперкомп'ютер, який керував ефективною методологією, що складається з комп'ютерних методів, таких як зберігання, обробка та представлення великих обсягів даних. дуже короткий термін. Ось коротка біографія творця першого суперкомп'ютера.
Сеймур Грей народився в Чіппева Фоллз. Вісконсін, США, 28 вересня 1925 року і загинув 6 жовтня 1996 року в трагічній автомобільній аварії в Колорадо, США. Він вивчав електронну інженерію в Міннесоті. Сеймур Грей вважається батьком суперкомп'ютерів; його найбільшою одержимістю було створення та розробка цього пристрою.
У 1957 році компанія Control Data Corporation (CDC) побудувала суперкомп'ютер CDC 1604, який був першим комп'ютером, у якому замість вакуумних ламп використовувалися транзистори, інновація для того часу.
Згодом і завдяки успіху, досягнутому завдяки продуктивності суперкомп'ютерів, Сеймур Крейг був мотивований стати незалежним і створити власну компанію під назвою Cray's Research в 1970 році. Метою або фірмовою назвою цієї компанії було присвятити себе виключно проектування та конструювання суперкомп'ютерів і попереднього замовлення клієнта.
CRAY-1 (1976) — це модель, яка була встановлена в Лос-Аламосській національній лабораторії, вона включала векторний процесор разом із скалярним процесором, який на той час вважався найшвидшим у світі, який мав потужність 1 млн. 64-розрядні слова і час циклу 12,5 наносекунд. Його вартість оцінювалася в 10 мільйонів доларів.
Ця корпорація п'ять років поспіль була лідером на ринку суперкомп'ютерів, надаючи нові конструкції, адаптовані до запитів користувачів.
Цей пристрій під назвою CRAY-2 (1985) мав швидкість приблизно в 6-12 разів вище, ніж його попередник, мав близько 250 мільйонів слів і 240.000 1986 мікросхем, як важливу особливість. Всередину вона була занурена охолоджувальною рідиною. У середині 130 року в усьому світі налічувалося близько 90 систем такого типу, з яких XNUMX були побудовані брендом Cray.
У цей час на ринку суперкомп’ютерів домінують дуже солідні компанії, такі як Industries Bussines Machines (IBM) і Hewlett Packard (HP), які виступали в якості поглинаючих компаній для інших менших корпорацій, основною метою яких було набути досвіду в такому динамічна комп'ютерна індустрія.
Характеристики суперкомп'ютера
Однією з найбільш актуальних характеристик суперкомп'ютера є кількість процесорів і його великий обсяг пам'яті, що забезпечує широкий діапазон ефективного зберігання операційної системи і файлів. Його обчислювальна здатність набагато вища в порівнянні зі звичайними комп’ютерами.
Найважливішим критерієм продуктивності є обчислювальна здатність, яка вимірюється в FLOPS (Floating Points Operation per Second), що розуміється як арифметична операція, еквівалентна одному флопу в секунду. (Важливо підкреслити, що кінцеве s відноситься не до множини, а до другого s). Peta FLOPS — одиниця, еквівалентна 1000 мільярдам операцій в секунду; Показовим є те, що IBM Summit досягає потужності 200 петафлопс.
Таким чином, суперкомп’ютер дозволяє декільком користувачам підключатися одночасно і з віддалених станцій до дата-центру, однак він має недолік щодо якості користувачів, оскільки це спеціалісти з конкретних досліджень або запитів.
Замовники вибирають цей тип технології, тобто з точки зору проблем, які необхідно вирішити, вони вибирають обладнання за каталогами, які рекламують компанії, які розповсюджують ці технології.
Ще одна характеристика пов'язана зі сферою застосування, оскільки її проникнення дуже низьке або практично відсутнє в звичайному суспільстві, проте великий вплив цієї технології на дослідницькі центри, університети, фінансові центри незаперечний. НУО та державні установи для використання та обробки великих баз даних або операцій з величезними обсягами розрахунків.
Таким чином, суперкомп'ютер став незамінним інструментом у наукових дослідженнях і промисловості в різних секторах сучасного суспільства.
Операційні системи на суперкомп'ютері
Суперкомп’ютери — це складні машини, розроблені для певних цілей і потребують складної операційної системи, налаштованої та оптимізованої для цієї мети.
З іншого боку, слід зазначити, що перші суперкомп'ютери не мали вбудованої операційної системи, ця умова змусила центри обробки даних або будь-яку іншу державну чи приватну установу, яка вимагала її використання, взяти на себе зобов'язання щодо розробки операційної системи ( SO ) спеціально функціональне обладнання; Для ілюстрації, CDC 6600 (вважається першим суперкомп'ютером в історії) використовував ОС, відому як Chippewa або операційна система Грея, яка характеризується дуже простою, але з високим покликанням, щоб мати можливість керувати різними завданнями комп'ютерної системи. , в результаті чого різні види діяльності завжди мали те, що їм потрібно для виконання своєї мети.
Операційна система Kronos
Він був розроблений і впроваджений протягом 70-х років, і його головною характеристикою є можливість одночасного доступу до обсягу завдань, що є важливою умовою для значної оптимізації розвитку визначеної роботи.
Операційна система CDC SCOPE
(Англійською, Наглядовий контроль виконання програми) використовувався протягом 60-х років, його головна характеристика полягає в тому, що він дозволяє контролювати всі системні завдання.
американська операційна система
(Мережева операційна система) була сміливою програмою, оскільки її прийняття замінило попередні дві протягом 70-х рр. Її головною метою було зробити NOS загальною операційною системою в усіх інноваціях CDC (Control Data Corporation).
Ми /Ve(Мережева операційна система/Віртуальне середовище)
Він прийшов на зміну NOS, у 80-х роках його основною характеристикою було надання віртуальної пам'яті, умова, яка дозволяла розпізнавати та приймати комп'ютерний світ того часу.
Сучасні операційні системи на суперкомп'ютері
Сучасні операційні системи, які використовує суперкомп'ютер:
Юнекс
Протягом тривалого часу ці гіганти використовували операційні системи на базі Unix. Це операційні системи із закритим кодом, які вимагають ліцензій, які дозволяють корисно використовувати їх, а їх адаптація до обладнання є надмірно дорогою.
Linux
Це безкоштовна операційна система з відкритим кодом і з високим діапазоном адаптації щодо варіанту налаштування; Останній є найбільш використовуваним, незважаючи на відсутність графічного інтерфейсу, його використання є віддаленим режимом через безпечні з’єднання та термінали.
Типи суперкомп’ютерів та їх операційні системи
Нижче ви знайдете деякі суперкомп’ютери та операційні системи, які вони використовують.
Гірський ланцюг
Це дуже потужний суперкомп'ютер, його операційна система Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
Це суперкомп’ютер китайського виробництва і працює на власній операційній системі під назвою Sunway RaiseOS 2:0:5.
Тіанхе-2А
Він розташований в Китаї, його операційна система Kylin Linux.
Піца Daint
Він розташований у Швейцарії та його операційна система Cray Linus Environment, також відома як UNICOS, яка складається з операційної системи емулятора Unix.
Трійця
Це потужний суперкомп’ютер, фізично розташований у Сполучених Штатах і використовує ту саму операційну систему, яку описано вище.
Титан
Це потужний суперкомп'ютер, розташований у Сполучених Штатах і використовує Cray як операційну систему.
Хмарна інфраструктура Al Bridging
Це дуже потужний комп’ютер, розташований в Японії та використовує операційну систему на базі Linux.
Sequoia
Розташований у Сполучених Штатах і, як і попередній, він також працює з операційною системою Linux.
Саміт
На ньому працює операційна система Red Hat Enterprise Linux (RHEL) без особливих модифікацій, але вона має ряд передових компіляторів і математичних бібліотек, які забезпечують кращу продуктивність при досягненні оптимальної ефективності.
Охолоджувальна система
Системи охолодження суперкомп'ютера вимагають спеціального контролю температури, метою якого є розсіювання тепла, що виробляється кількома компонентами, що входять до складу цього комп'ютера, а також доцільно враховувати високі витрати не тільки з точки зору його ціни, але і , але до надмірних витрат на підтримання попереджувального та коригувального порядку, а також на навчання персоналу, який відповідає за експлуатацію цих гігантських обчислювальних машин.
Слід знати, що ці системи виробляють велику кількість тепла за рахунок набору компонентів, які є у внутрішніх контурах, що їх складають; Це ситуація, яку враховують розробники апаратного забезпечення, і розроблено численні механізми для регулювання виробленого тепла, яке може вплинути на продуктивність системи, серйозно впливаючи на центральний процесор (ЦП) або деякі периферійні пристрої, що знаходяться поблизу.
Надсучасний суперкомп’ютер має спеціальний механізм контролю температури, одним з яких є система охолодження, встановлена компанією Johnson Controls, що керується Штутгартським університетом (Німеччина).
Для розміщення цих систем охолодження була спроектована спеціальна будівля з низьким споживанням енергії, високою резервуванням і високою експлуатаційною здатністю, з метою мінімізації мінімального виробництва вуглекислого газу (CO2), таким чином дотримуючись глобальних правил щодо глобальної зміни клімату. Було встановлено чотири градирні та надзвичайно гнучкий тип керування з дуже коротким часом реакції, що дозволило досягти вражаючих результатів високої ефективності та надзвичайної економії енергії.
занурювальне охолодження
Імерсійне охолодження – це техніка, яка передбачає занурення серверів у рідину, яка забезпечує охолодження, що перевершує вентиляцію кондиціонера. Ця технологія була введена в модель № 1 серії Green 500 з найефективнішими центрами обробки даних у світі.
Крім того, індустрія 3M і розробник даних у Гонконзі продемонстрували установку з цим типом технології, що дозволяє значно скоротити простір, а також витрати.
Нижче ми пояснюємо, як компанії впроваджують системи охолодження.
Корпус IBM
Розміри суперкомп’ютерів виробляють велику потужність у їх продуктивності, але, пов’язано з цією перевагою, є велике виробництво тепла, що спричиняє великі витрати на споживання електроенергії. Щоб протидіяти цій слабкості, була реалізована стратегія, прийнята великими корпораціями в секторі, вони розробили холодильні системи кондиціонування повітря та спроектували низькотемпературні приміщення.
IBM розробила технологію, засновану на охолоджувальному обладнанні за допомогою використання води, що надходить всередину через мікроканали, натхненну паралельністю кровообігу в людському тілі. Завдяки цій технології охолоджується SuperMUC, один із найбільших суперкомп’ютерів у Європі, розташований у Лейбніці, що дозволило заощадити 40%.
Зі свого боку, Lenovo розробила систему охолодження, метою якої є суттєве зниження енергоспоживання свого обладнання, яке називається Neptune, і її сила полягає у використанні гарячої води, заснованої на наступній процедурі:
«У традиційних системах охолодження ми повинні охолоджувати воду до низьких температур, щоб мати можливість належним чином охолодити обладнання. Ми можемо поставити воду до 50 градусів, тому вартість охолодження значно нижча.
На додаток до вищезазначеного, вони додатково застосовують систему моніторингу та регулювання споживання енергії в режимі реального часу.
Основні напрямки використання суперкомп'ютера
Поява цієї технології в житті сучасної людини досягла великої мотивації в підготовці фахівців, дослідників і технологів у галузі обчислювальної техніки, особливо знань, пов’язаних з цими гігантами комп’ютерного світу. Об’єднання дослідницьких, інноваційних та бізнес-центрів, підтримка зміцнення індустріальних парків, центрів обробки даних у приватному та державному секторах з кожним днем стає все більш поширеним.
Програмування сприймається як корисна галузь завдяки його присутності в різних сферах людського розвитку, що виникає при обробці складних проблем, які вимагають великої обчислювальної потужності та розробці додатків, які реагують на проблеми в реальному часі. У цьому діапазоні застосувань ми маємо:
- Розробка прогнозних та імітаційних моделей, таких як міграційні переміщення людських мас на планеті, прогнозні моделі клімату з низькою похибкою прогнозу, зміни клімату та його вплив на соціосистему та екосистему.
- Він працює як центр ваги для промислового розвитку, спрямованого на розробку та автоматизацію інженерних проектів, особливо в розробці додатків штучного інтелекту в цьому секторі. Вам цікаво дізнатися про штучний інтелект? Пропоную вам читати далі Характеристика штучного інтелекту
- Обробка зображень, посилення управлінських та геоінформаційних систем, удосконалення робототехніки.
- У медичних дослідженнях суперкомп’ютер охоплює різні галузі, такі як розробка штучних серця, комп’ютерна томографія, оцінка ураження мозку та характеристика біохімічної структури вірусу Covid-19 для визначення можливих ліків, які можуть мати зв’язок з токсичністю. вірусів, у зв'язку з цим Mare Nostrum суперкомп’ютер, розташований в Іспанії, проводить цей тип дослідження в режимі реального часу. Він також присвячує себе проведенню досліджень з біотехнології та генної інженерії.
Суперкомп'ютери Які найпотужніші?
У нинішніх умовах, в яких виживає сучасний світ, ми іноді дивуємося неймовірним парадоксам на кшталт нанологічних процесів, де мініатюризація позначає клас гармонійного науково-технічного розвитку з точки зору прагматичної оптики. Суперкомп’ютери йдуть у протилежному напрямку: від технологічних гігантів з надзвичайною стійкістю у пошуку рішень до великих проблем, які кишають у нашому середовищі, і збігаються з прагматичним баченням, яке виникає як задовільна відповідь на пом’якшення чи зникнення поставлених проблем.
Top500 – це проект, розроблений для того, щоб виділити 500 найпотужніших суперкомп’ютерів у світі на сьогодні. Важливо відзначити, що цей список складено групою гуру в області обчислювальної техніки. У цій публікації будуть використані п’ять найпотужніших суперкомп’ютерів 2020 року.
Саміт
Він вважається найпотужніший у світі суперкомп'ютер. Розроблено компанією IBM для Національної лабораторії Ок-Рідж у Теннессі, що належить Міністерству енергетики США. Він займає еквівалент двох баскетбольних майданчиків і досягає вражаючих 148,6 петафлопс завдяки своїм 2,41 мільйонам ядер.
Гірський ланцюг
Спроектований IBM, він відповідає за створення другого за потужністю суперкомп’ютера в списку, розташованого в Ліверморській національній лабораторії Лоуренса в Каліфорнії. На основі а апаратні засоби Схожий на Summit. Сьєрра досягає 94,6 петафлопс.
Sunway TaihuLight
За допомогою цього суперкомп’ютера TaihuLight, створеного Національним дослідницьким центром паралельних обчислень і технологій та встановленого в Національному суперкомп’ютерному центрі в Усі (Китай). На відміну від інших машин такого калібру, в ньому відсутні чіпи-прискорювачі, тому його 93 петафлопс покладаються на понад 10 мільйонів китайських процесорів Sunway.
Тяньхе-2А
Суперкомп'ютер також називається Чумацький шлях 2A, розташований в Національному суперкомп'ютерному центрі (Гуанчжоу, Китай), розроблений Національним університетом оборонних технологій і оснащений процесорами Intel Xeon для досягнення 61,4 петафлопс. За словами його операторів, призначенням є встановлення порядку обчислень оборонних завдань державного характеру.
Фронтера
Ця супер машина була розроблена компанією Dell та оснащена Intel. Він вважався найшвидшим суперкомп'ютером у світі, розташованим у Техаському передовому обчислювальному центрі Техаського університету (США). Співпрацюйте з трьома десятками наукових команд над дослідженнями, пов’язаними з фізикою чорних дір, квантовою механікою, розробкою ліків або моделями клімату. Його 23,5 петафлопс буде доступним для наукового співтовариства, яке виграє від його обчислювальної потужності, особливо в областях астрофізики, матеріалознавства, енергетики, геноміки та моделювання природних катаклізмів.
MareNostrum5: надзвичайний суперкомп'ютер
Назва MareNostrum, походить від деномінації, яку стародавні римляни виготовили з Середземного моря. Барселонський суперкомп'ютерний центр (Національний суперкомп'ютерний центр) дає таку назву найбільш символічному суперкомп'ютеру, який у своїх різних версіях став найпотужнішою машиною в Іспанії, а в кінці своєї останньої версії, MareNoustrum5, прогнозується як один з великих комп'ютерів. Європейського Союзу.
Давайте дізнаємося більше про цього комп’ютерного гіганта. Очікується, що його потужність досягне 200 петафлопс, що приблизно в 17 разів перевищує поточну версію (13,7 петафлопс) і в 10.000 4 разів більше (MareNostrum 150). Термін pre-excalada використовується для позначення суперкомп'ютерів, здатних перевищувати бар'єр XNUMX петафлопс.
Важливо виділити інвестиції Іспанії, країни-члена Європейського Союзу, яка виділяє державні ресурси на суперкомп’ютери. Державні адміністрації, незалежно від їхньої ідеологічної упередженості, виявляли великий інтерес до концепції. розробка та застосування цих методів для вирішення основних національних та зарубіжних проблем.
Суперкомп’ютер MareNostrum у всіх його версіях став наріжним каменем науково-технічних досліджень у Європейському Союзі, що є великою підтримкою суперкомп’ютерів не лише на рівні поширення, а й у підтримці фінансових ресурсів.
Отже, чим більше інструментів пропонує Барселонський суперкомп’ютерний центр, тим більше робочих груп, присвячених дослідженню, утворюється навколо нього, основним наміром яких є просування його найсучасніших технологій для досягнення інтересів та вирішення проблем, які стосуються сучасного суспільства.
MareNostrum – це не тільки чудовий суперкомп’ютер, але й полюс тяжіння, задуманий для доступності використання для наукового співтовариства на глобальному рівні.
Те, що робить MareNostrum, надзвичайно широке, це програма розробки в розробці різних прототипів, які створили покоління суперкомп’ютерів у кожній версії, більш потужний і універсальний інструмент, не тільки в апаратному та програмному забезпеченні, а й у своїй проекції на суспільство. .
Наразі розроблено п’ять версій суперкомп’ютера MareNostrum.
MareNostrum 1: Він був задуманий завдяки синергії між урядом Іспанії та компанією IBM через угоду про створення одного з найшвидших суперкомп'ютерів у Європі в 2004 році. Його обчислювальна потужність становила 42.35 терафлопс (42.35 трильйона операцій на секунду).
MareNostrum 2: У листопаді 2006 р. його обчислювальна потужність зросла, що зумовлено великим попитом на наукові проекти. Ця потужність становила 94.21 терафлопс, що вдвічі більше, ніж у попередника, і для досягнення такої продуктивності кількість процесорів було збільшено з 4.812 до 10.240.
MareNostrum 3: завдяки оновленню було досягнуто піку продуктивності 1.1. петафлопс у 2012-2013 рр., завдяки додаванню 48,896 3,056 обчислень Intel Sandy Bridge на 84 вузлах, у тому числі 5110 Xeon Phi 42P на 115 вузлах, із понад 2 ТБ основної пам’яті та XNUMX ПБ GPFS на диску.
MareNostrum 4: До кінця 2017 року цей гігант почав працювати, досяг свого піку продуктивності в 13.7 Петафлопс, його обчислювальна потужність була розподілена на два абсолютно різні блоки, зароджуючи блочні технології.
Загальне призначення цих блоків містило 46 лотків по 3.456 вузлів, кожен вузол мав два чіпи Intel Xeon Platinum, кожен по черзі з 24 процесорами, що накопичували в цілому 165,888 390 процесорів і головну пам'ять 11.15 ТБ. Його пікова потужність досягала XNUMX петафлопс в іншими словами, здатний обробляти більше одинадцяти мільярдів операцій в секунду, що в десять разів більше, ніж його попередник.
Найпотужніший суперкомп'ютер: MareNostrum5
У середині 2019 року компанія EuroHPC обрала Суперкомп’ютерний центр Барселони як організацію, де буде розміщено суперкомп’ютер з найвищою потужністю передекскаляції на європейському континенті. S очікує введення в експлуатацію 31 грудня 2020 року і стане найважливішим суперкомп’ютером для привернення уваги та вирішення різноманітних суперечок, які підстерігають сучасні суспільства.
Таким чином ми можемо зрозуміти важливість суперкомп’ютерів у світі, великого винаходу, який все ще процвітає у величезній мірі. Світові держави, такі як США, Японія та Китай, прагнуть до здорової конкуренції на користь людства.
Тоді подивіться наступне відео, щоб ви могли розширити свої знання з цієї цікавої теми.