Что такое суперкомпьютер? 10 лучших суперкомпьютеров в мире

Словарное определение суперкомпьютера — «особенно мощный мэйнфрейм».

«Мощность» суперкомпьютера определяется тем, сколько операций система может обрабатывать каждую секунду .

Это широкое определение со стойкой ворот, которая меняется каждый раз, когда развиваются компьютерные технологии. Самые быстрые персональные компьютеры сегодня обрабатывают операции со скоростью, которую выполняли суперкомпьютеры несколько десятилетий назад. Вот как быстро меняется эта технология.

Так что же такое суперкомпьютер на самом деле?

Давайте глубже посмотрим, как выглядят суперкомпьютеры сегодня, чтобы выяснить это.

Самый мощный суперкомпьютер в мире

На протяжении многих лет США, Китай и Япония боролась за звание страны, владеющей самым быстрым суперкомпьютером в мире. «Быстро» определяется количеством петафлопс, которое может выполнить компьютерная система. петафлоп — это одна тысяча терафлоп или один квадриллион операций с плавающей запятой в секунду.

К 2013 году двумя самыми мощными из существующих суперкомпьютеров были:

  • Cray Titan в Ок-Ридже с производительностью 17,59 петафлопс.
  • IBM Sequoia в Ливерморской лаборатории, производительность 17,17 петафлопс.

Однако в том же году Китай взял верх с NUDT Tianhe-2 в Гуанчжоу с колоссальными 33,86 петафлопс. Эта система была королем до 2016 года, когда Sunway TaihuLight в Уси, Китай, наконец, выиграл приз с впечатляющими 93,01 петафлопс.

Согласно Top500, следующим королем суперкомпьютеров должен стать саммит . Это суперкомпьютер в Национальной лаборатории Ок-Ридж, запуск которого ожидается летом 2018 года.

Более глубокий взгляд на суперкомпьютер

Теперь, когда вы знаете, в каком состоянии находится нынешняя гонка суперкомпьютеров, давайте поближе познакомимся с внутренним устройством этих впечатляющих чудес технологий. Давайте рассмотрим Sunway Taihulight .

Taihulight — сверхэффективный компьютер со следующей архитектурой процессора:

  • Процессоры SW26010 с тактовой частотой 1,45 ГГц, каждый с четырьмя группами ядер.
  • Каждая основная группа содержит 65 ядер, всего 260 ядер на узел.
  • Каждый системный шкаф содержит 1024 узла.
  • Вся система состоит из 40 шкафов.

Чтобы соединить все эти шкафы, создатели этой впечатляющей системы создали собственную сеть соединений PCIe 3.0, которую они назвали «Sunway Network».

Сеть соединяет коммутаторы, оборудование для совместного использования ресурсов и все суперузлы с помощью 7-дюймовых кабелей, которые передают данные со скоростью 70 терабайт в секунду.

Ниже приводится текущий список 10 самых быстрых суперкомпьютеров в мире по версии Top 500.

  1. Sunway TaihuLight (Китай): 10 649 600 ядер, 93 014 Тфлопс/с
  2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Китай ): 3 120 000 ядер, 33 962 Тфлопс/с.
  3. Piz Daint (Швейцария): 361 760 ядер, 19 590 Тфлопс/с
  4. Gyoukou (Япония): 19860 000 ядер, 19 136 терафлопс/с.
  5. Titan (США): 560 640 ядер, 17 590 терафлопс/с s
  6. Sequoia (США): 1 572 864 ядра, 17 173 терафлопс/с.
  7. Trinity (США): 979 968 ядер, 14 137 терафлопс/с.
  8. Cori (США): 622 336 ядер, 14015 терафлопс/с
  9. Oakforest-PACS (Япония): 556 104 ядра, 13 555 Тфлопс/с.
  10. Компьютер K — Sparc64 (Япония ): 705 024 с руды, 10 510 терафлопс/с

Это обширное игровое поле с участием передовых лабораторий и государственных учреждений повсюду мир. Лидеры не только заслуживают уважение компьютерных экспертов во всем мире, но и гонка за вершиной также носит политический характер. А учитывая, что стоимость суперкомпьютеров исчисляется тысячами долларов в час, эти компании, вероятно, тоже зарабатывают много денег.

Для чего используются суперкомпьютеры?

Зачем кому-то нужна компьютерная система, способная обрабатывать квадриллионы операций с плавающей запятой в секунду?

Реальность такова, что во многих различных отраслях существуют потребности, требующие огромных вычислительных мощностей. Вот лишь несколько примеров использования суперкомпьютеров в промышленности, правительстве и армии.

В отчете International Data Corporation в 2014 году были рассмотрены десятки реальных сценариев использования суперкомпьютеров. Мы взяли следующие примеры из этого исследования.

Промышленность

  • General Electric, крупный игрок в аэрокосмической промышленности, сотрудничал с компьютерными экспертами из Окриджской национальной лаборатории для создания расширенных моделей реактивного двигателя . Моделирование помогло GE определить явление двигателя, которое помогло компании повысить общую топливную эффективность.
  • Ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса использовали там суперкомпьютеры для разработки новой техники сбора подземных данных . Это позволило нефтегазовой отрасли США более легко определять запасы нефти в Мексиканском заливе и снизить зависимость Америки от иностранной нефти.
  • Инженеры Boeing использовали суперкомпьютеры для создания моделей самолетов , которые привели к улучшению аэродинамических конструкций, чтобы они могли производить более экономичные и безопасные самолеты.

Правительство

  • Центры по контролю за заболеваниями и Корнельский университет совместно создали детализированную модель вируса гепатита С. Используя суперкомпьютер в Корнельском университете, исследователи смогли разработать новые методы лечения , которые в конечном итоге помогли медицинскому сообществу уменьшить или вылечить заболевание печени у пациентов.
  • Министерство обороны США использовало суперкомпьютер для разработки новых моделей погоды , которые помогут метеорологам предсказывать потенциально опасные ураганы и циклоны. Более совершенные компьютерные модели этих штормов позволили предсказать опасность за пять дней до столкновения.

Военные

  • Армия США использует суперкомпьютеры в научно-исследовательской лаборатории армии для запуска расширенного моделирования , помогающего исследователям проводить «разрушительные живые эксперименты и демонстрации прототипов». В противном случае их проведение на реальном оборудовании было бы слишком дорого.
  • Один из самых необычных суперкомпьютеров, используемых в армии США, назывался «Кластер Кондор», созданный ВВС США в 2010 году. Инженеры соединили вместе 1760 консолей Sony PlayStation 3, чтобы создать суперкомпьютер. основной. Он был способен выполнять 500 терафлопс и использоваться для таких задач, как распознавание образов , обработка спутниковых изображений и проведение исследований искусственного интеллекта .

Как видите, во всех отраслях, государственных учреждениях и вооруженных силах существует множество требований к передовой вычислительной мощности.

Квантовые компьютеры на очереди?

Каждое повышение скорости суперкомпьютера является прямым результатом увеличения количества транзисторов, упакованных в микропроцессоры, все в меньшем и меньшем масштабе. Поскольку эти микросхемы продолжают сжиматься до атомных масштабов, многие футуристы предсказывают, что следующий этап развития суперкомпьютеров будет в области квантовых компьютеров..

Что такое квантовый компьютер?

Квантовые вычисления — это уникальный подход к компьютерам технология. Вместо традиционного микропроцессора на основе транзисторов ученые надеются извлечь выгоду из управления состоянием субатомных частиц.

Субатомные частицы подчиняются очень странным законам физики — — многие из которых исследователи обнаружили только в самом недавнем прошлом. Экспериментируя с различными методами управления субатомными состояниями этих частиц, ученые надеются заменить единицы и нули классического транзистора эквивалентными состояниями 1 или 0 этих квантовых частиц.

Эти частицы с двумя состояниями также называют квантовыми битами (или «кубитами»).

Сногсшибательный аспект квантовых вычислений заключается в том, что множество доступных состояний этих частиц может позволить этим компьютерам хранить больше, чем просто 1 или 0.

Существуют ли квантовые суперкомпьютеры?

Причина, по которой вы не слышали о превосходном квантовом суперкомпьютере, попавшем в список Top500 все же потому, что пока не существует стабильного квантового суперкомпьютера.

IBM предлагает исследователям онлайн-доступ к системе на 20 кубитов. Исследователи обычно используют квантовые компьютеры для конкретных вычислений и анализа, для которых они хорошо подходят, например, для химического моделирования.

Создатели квантовых компьютеров используют термины, которые еще недавно носили в основном теоретический характер. Но теперь ученые, создающие эти системы, описывают вполне реальные взаимодействия между «кубитами» как «запутанность». Они описывают определенные состояния кубитов как «когерентность». Так что сравнивать эти системы с традиционными компьютерами практически невозможно.

Большие системы, которые могут иметь некоторую надежду на конкуренцию с современными традиционными суперкомпьютерами, все еще слишком нестабильны. Например, в ноябре 2017 года IBM объявила о создании 50-кубитного квантового компьютера. Однако он мог удерживать свое квантовое «микросостояние» только 90 микросекунд.

Квантовые компьютеры открывают большие перспективы на будущее, но сейчас они не представляют большой конкуренции традиционным суперкомпьютерам на основе силикона. .

Как вы думаете, что нас ждет в будущем?

Как вы думаете, куда движется будущее суперкомпьютерных технологий? Как вы думаете, квантовые компьютеры на горизонте ближе, чем люди думают? Как вы думаете, какая страна возглавит список в 2018 году и в последующий период?

.

Оцените статью
oilgasindustry.ru
Добавить комментарий