Co to jest superkomputer? 10 najlepszych superkomputerów na świecie

Słownikowa definicja superkomputera to “wyjątkowo wydajny komputer mainframe.”

The “moc” superkomputera określa liczba operacje, które system może przetwarzać co sekundę.

Jest to szeroka definicja, której cel zmienia się za każdym razem, gdy rozwija się technologia komputerowa. Najszybsze komputery osobiste dzisiaj przetwarzają operacje z prędkością, jaką superkomputery wykonywały kilkadziesiąt lat temu. Tak szybko zmienia się ta technologia.

Czym tak naprawdę jest superkomputer?

Przyjrzyjmy się bliżej, jak dziś wyglądają superkomputery.

Najmocniejszy na świecie superkomputer

Przez wiele lat USA, Chiny i Japonia walczyły o bycie krajem, który był właścicielem najszybszego superkomputera na świecie. “Szybki” jest zdefiniowany przez liczbę petaflopów, które może wykonać system komputerowy. ZA petaflop to tysiąc teraflopów lub jeden kwadrylion operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę Testy porównawcze PC: czym one są i czy faktycznie mają one znaczenie? Testy porównawcze PC: czym one są i czy rzeczywiście mają znaczenie? W Internecie znajduje się mnóstwo stron technicznych, które zajmują się testami porównawczymi - cały zestaw wykresów i liczb dla niemal każdego elementu sprzętu na rynku. Ale co mają na myśli? .

Do 2013 r. Dwoma najpotężniejszymi superkomputerami na rynku były:

• The Cray Titan w Oak Ridge, który ma zdolność przetwarzania 17,59 petaflopów.
• The IBM Sequoia w Livermore Labs, pchając 17.17 petaflopów.

Jednak w tym roku Chiny przejęły bieg z NUDT Tianhe-2 w Kantonie, z ogromną liczbą 33,86 petaflopów. Ten system był królem, aż do 2016 roku, kiedy Sunway TaihuLight w Wuxi Chiny ostatecznie odebrały nagrodę za imponujące 93,01 petaflopsa.

Źródło zdjęcia: O01326 / Wikipedia Commons

Według Top500 następnym królem superkomputerów powinien być Szczyt. To superkomputer w Oak Ridge National Lab, który ma pojawić się latem 2018 roku.

Patrząc głębiej w superkomputer

Teraz, gdy znasz już stan obecnej rasy superkomputerów, przyjrzyjmy się bliżej działaniu tych imponujących cudów techniki. Sprawdźmy Sunway Taihulight.

Taihulight to super wydajny komputer z następującą architekturą procesorów:

• Procesory SW26010 1,45 GHz, każdy z czterema grupami rdzeni Co to jest procesor i co robi? Co to jest procesor i co robi? Akronimy komputerowe są mylące. Co to właściwie jest procesor? Czy potrzebuję procesora czterordzeniowego lub dwurdzeniowego? Co powiesz na AMD lub Intel? Jesteśmy tutaj, aby pomóc wyjaśnić różnicę! .
• Każda grupa rdzeniowa zawiera 65 rdzeni, co daje 260 rdzeni na węzeł.
• Każda szafka systemowa zawiera 1024 węzły.
• Cały system zawiera 40 szafek.

Aby połączyć wszystkie te szafki, twórcy tego imponującego systemu stworzyli własną sieć połączeń PCIe 3.0, którą nazwali “Sieć Sunway”.

Sieć łączy przełączniki, sprzęt współdzielący zasoby i wszystkie supernody za pomocą 7-calowych kabli, które przesyłają dane z prędkością 70 terabajtów na sekundę.

Poniżej znajduje się aktualna lista 10 najszybszych superkomputerów na świecie, według Top 500.

1. Sunway TaihuLight (Chiny): 10 649 600 rdzeni, 93,014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Chiny): 3 120 000 rdzeni, 33 962 TFlops / s
3. Piz Daint (Szwajcaria): 361,760 rdzeni, 19 590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japonia): 19 860 000 rdzeni, 19 136 TFlops / s
5. tytan (Stany Zjednoczone): 560 640 rdzeni, 17 590 TFlops / s
6. Sekwoja (Stany Zjednoczone): 1572864 rdzenie, 17173 TFlops / s
7. Trójca (Stany Zjednoczone): 979,968 rdzeni, 14 137 TFlops / s
8. Cori (Stany Zjednoczone): 622,336 rdzeni, 14 015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japonia): 556 104 rdzeni, 13555 TFlops / s
10. K Computer - Sparc64 (Japonia): 705,024 rdzeni, 10510 TFlops / s

To szerokie pole gry z udziałem zaawansowanych laboratoriów i instytucji rządowych na całym świecie. Liderzy nie tylko zdobywają szacunek ekspertów komputerowych na całym świecie, ale także wyścig o czołowe miejsca jest również politycznie naładowany. A przy koszcie superkomputera dochodzącym do tysięcy dolarów na godzinę te firmy prawdopodobnie też zarabiają dużo pieniędzy.

Do czego służą superkomputery?

Dlaczego ktoś miałby potrzebować systemu komputerowego, który może przetwarzać biliardy operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę?

Rzeczywistość jest taka, że ​​w wielu różnych branżach istnieją potrzeby, które wymagają ogromnej mocy obliczeniowej. Oto kilka zastosowań superkomputerów w przemyśle, rządach i wojsku.

Raport napisany przez International Data Corporation w 2014 r. Zawierał dziesiątki rzeczywistych scenariuszy, w których zastosowano superkomputery. Z tego badania wyciągnęliśmy następujące przykłady.

Przemysł

• General Electric, główny gracz w branży lotniczej, współpracował z ekspertami komputerowymi w Oak Ridge National Laboratory przy produkcji zaawansowane symulacje silnika odrzutowego. Symulacje pomogły GE zidentyfikować zjawisko silnika, które pomogło firmie poprawić ogólne zużycie paliwa.
• Naukowcy z Lawrence Livermore National Labs wykorzystali tam superkomputery, aby opracować nową technikę gromadzenie danych podpowierzchniowych. To pozwoliło amerykańskiemu przemysłowi naftowemu i gazowemu łatwiej zidentyfikować zasoby ropy w Zatoce Meksykańskiej i zmniejszyć zależność Ameryki od zagranicznej ropy.
• Inżynierowie Boeinga wykorzystali superkomputery do tworzenia symulacje samolotów doprowadziło to do lepszych konstrukcji aerodynamicznych, aby mogły produkować bardziej oszczędne i bezpieczniejsze samoloty.

Źródło zdjęcia: Boeing, 2013 / Cornell University

Rząd

• Centers for Disease Control i Cornell University współpracowały przy tworzeniu bardzo szczegółowego modelu wirusa zapalenia wątroby typu C. Korzystając z superkomputera na Uniwersytecie Cornell, naukowcy byli w stanie opracować nowe terapie które ostatecznie pomogły społeczności medycznej 8 przełomów w technice medycznej, których możesz potrzebować jednego dnia 8 przełomów w technice medycznej, których możesz potrzebować jednego dnia Wierz lub nie, szybkość postępu technologicznego wciąż rośnie - a wiele przełomów dzieje się w dziedzina medycyny. Sprawdź te niesamowite nowe rzeczy! w zmniejszaniu lub leczeniu chorób wątroby u pacjentów.
• Departament Obrony USA użył superkomputera opracować nowe modele pogodowe pomogłoby to meteorologom przewidzieć potencjalnie niebezpieczne huragany i cyklony. Bardziej zaawansowane modele komputerowe tych burz umożliwiły przewidywanie zagrożeń do pięciu dni przed zderzeniem.

Wojskowy

• Do działania armia amerykańska korzysta z superkomputerów w Army Research Laboratory zaawansowane symulacje które pomagają badaczom w prowadzeniu “niszczycielskie eksperymenty na żywo i pokazy prototypów.” W przeciwnym razie prowadzenie ich przy użyciu prawdziwego sprzętu byłoby nieopłacalne.
• Jeden z najbardziej niezwykłych superkomputerów używanych przez wojsko amerykańskie nazywał się “Clor Condor,” stworzony przez US Air Force w 2010 roku. Tam inżynierowie połączyli 1760 konsol Sony PlayStation 3, aby stworzyć rdzeń superkomputera. Był zdolny do 500 TFlops i używany do zadań takich jak rozpoznawanie wzorców, przetwarzanie zdjęć satelitarnych, i prowadzenie badań nad sztuczną inteligencją.

Jak widać, z każdej branży, agencji rządowych i wojska istnieje wiele wymagań dotyczących zaawansowanej mocy obliczeniowej.

Czy komputery kwantowe są następne?

Każdy postęp w szybkości superkomputera jest bezpośrednim wynikiem większej liczby tranzystorów upakowanych w mikroprocesory na coraz mniejszą skalę. Ponieważ te mikroukłady nadal kurczą się w kierunku skali atomowej, wielu futurystów przewiduje, że następny etap w superkomputerach będzie w dziedzinie komputerów kwantowych.

Co to jest komputer kwantowy?

Obliczenia kwantowe to wyjątkowe podejście do technologii komputerowej. Zamiast tradycyjnego mikroprocesora opartego na tranzystorze naukowcy mają nadzieję na wykorzystanie stanu cząstek subatomowych.

Cząstki subatomowe stosują się do bardzo dziwnych praw fizyki - z których wiele naukowcy odkryli dopiero w niedawnej przeszłości. Eksperymentując z różnymi technikami kontroli stanów subatomowych tych cząstek, naukowcy mają nadzieję na zastąpienie 1 i 0 klasycznego tranzystora równoważnym stanem 1 lub 0 tych cząstek kwantowych.

Innym słowem dla tych dwustanowych cząstek są bity kwantowe (lub “kubity”).

Niezwykły aspekt obliczeń kwantowych polega na tym, że wiele dostępnych stanów tych cząstek może pozwolić tym komputerom na przechowywanie więcej niż 1 lub 0.

Czy są jakieś superkomputery kwantowe?

Powodem, dla którego nie słyszałeś o lepszym superkomputerze kwantowym tworzącym listę Top500, jest to, że nie istnieje jeszcze żaden stabilny superkomputer kwantowy.

IBM oferuje naukowcom dostęp online do systemu 20 kubitów. Naukowcy zwykle używają komputerów kwantowych do określonych obliczeń i analiz, do których są dobrze dostosowane, takich jak symulacje chemiczne.

Twórcy komputerów kwantowych używają terminów, które jeszcze nie tak dawno miały charakter teoretyczny. Ale teraz naukowcy budujący te systemy opisują bardzo realne interakcje między nimi “kubity” tak jak “splątanie.” Określają określone stany kubitów jako “konsekwencja.” Dlatego porównanie tych systemów z tradycyjnymi komputerami jest prawie niemożliwe.

Duże systemy, które mogą mieć nadzieję na konkurowanie z dzisiejszymi tradycyjnymi superkomputerami, są nadal zbyt niestabilne. Na przykład w listopadzie 2017 r. IBM ogłosił, że zbudował 50-kubitowy komputer kwantowy. Jednak mógł utrzymać tylko kwant “mikrostat” przez 90 mikrosekund.

Komputery kwantowe mają wielką obietnicę na przyszłość, ale teraz oferują niewielką konkurencję dla tradycyjnych superkomputerów na bazie silikonu.

Co myślisz o przyszłości?

Jak myślisz, dokąd zmierza przyszłość technologii superkomputerowej? Czy myślisz, że komputery kwantowe są bliżej horyzontu, niż ludzie sobie wyobrażają? Jak myślisz, który kraj będzie na szczycie listy w 2018 r. I później??