Суперкомпьютеры прошлого века. Супер компьютер

Суперкомпьютер - это... Что такое Суперкомпьютер?

Суперкомпью́тер (англ. supercomputer, СуперЭВМ) — вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

Определение понятия суперкомпьютер

Определение понятия «суперкомпьютер» не раз было предметом многочисленных споров и дискуссий.

Чаще всего авторство термина приписывается Джорджу Майклу (George Anthony Michael) и Сиднею Фернбачу (Sidney Fernbach), в конце 60-х годов XX века работавшим в Ливерморской национальной лаборатории, и компании CDC (англ.). Тем не менее, известен тот факт, что ещё в 1920 году газета New York World (англ.) рассказывала о «супервычислениях», выполняемых при помощи табулятора IBM, собранного по заказу Колумбийского университета.

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крея, таких как, CDC 6600 (англ.), CDC 7600 (англ.), Cray-1, Cray-2, Cray-3 (англ.) и Cray-4 (англ.). Сеймур Крей разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: — «любой компьютер, который создал Сеймур Крей». Сам Крей никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, предпочитая использовать вместо этого обычное название «компьютер».

Компьютерные системы Крея удерживались на вершине рынка в течение 5 лет с 1985 по 1990 годы. 80-е годы XX века охарактеризовались появлением множества небольших конкурирующих компаний, занимающихся созданием высокопроизводительных компьютеров, однако к середине 90-х большинство из них оставили эту сферу деятельности, что даже заставило обозревателей заговорить о «крахе рынка суперкомпьютеров». На сегодняшний день суперкомпьютеры являются уникальными системами, создаваемыми «традиционными» игроками компьютерного рынка, такими как IBM, Hewlett-Packard, NEC и другими, которые приобрели множество ранних компаний, вместе с их опытом и технологиями. Компания Cray по-прежнему занимает достойное место в ряду производителей суперкомпьютерной техники.

Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». Шутливая классификация Гордона Белла и Дона Нельсона, разработанная приблизительно в 1989 году, предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин чести считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер — это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером.

Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров, предлагаемых другими компаниями.

Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно работающих векторных процессоров практически стало стандартным суперкомпьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно-конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно соединённых скалярных процессоров.

Массово-параллельные системы стали объединять в себе сотни и даже тысячи отдельных процессорных элементов, причём ими могли служить не только специально разработанные, но и общеизвестные и доступные в свободной продаже процессоры. Большинство массивно-параллельных компьютеров создавалось на основе мощных процессоров с архитектурой RISC, наподобие PowerPC или PA-RISC.

В конце 90-х годов высокая стоимость специализированных суперкомпьютерных решений и нарастающая потребность разных слоёв общества в доступных вычислительных ресурсах привели к широкому распространению компьютерных кластеров. Эти системы характеризует использование отдельных узлов на основе дешёвых и широко доступных компьютерных комплектующих для серверов и персональных компьютеров и объединённых при помощи мощных коммуникационных систем и специализированных программно-аппаратных решений. Несмотря на кажущуюся простоту, кластеры довольно быстро заняли достаточно большой сегмент суперкомпьютерного рынка, обеспечивая высочайшую производительность при минимальной стоимости решений.

В настоящее время суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью («числодробилки» или «числогрызы»). Такие машины используются для работы с приложениями, требующими наиболее интенсивных вычислений (например, прогнозирование погодно-климатических условий, моделирование ядерных испытаний и т. п.), что в том числе отличает их от серверов и мэйнфреймов (англ. mainframe) — компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать типовые задачи (например, обслуживание больших баз данных или одновременная работа с множеством пользователей).

Иногда суперкомпьютеры используются для работы с одним-единственным приложением, использующим всю память и все процессоры системы; в других случаях они обеспечивают выполнение большого числа разнообразных приложений.

Производительность

Производительность суперкомпьютеров чаще всего оценивается и выражается в количестве операций с плавающей точкой в секунду (FLOPS). Это связано с тем, что задачи численного моделирования, под которые и создаются суперкомпьютеры, чаще всего требуют вычислений, связанных с вещественными числами с высокой степенью точности, а не целыми числами. Поэтому для суперкомпьютеров неприменима мера быстродействия обычных компьютерных систем - количество миллионов операций в секунду (MIPS). При всей своей неоднозначности и приблизительности, оценка в флопсах позволяет легко сравнивать суперкомпьютерные системы друг с другом, опираясь на объективный критерий.

Первые суперкомпьютеры имели производительность порядка 1 флопс, т.е. 1000 операций с плавающей точкой в секунду. Компьютер CDC 6600, имевший производительность в 1 миллион флопсов (1 Мфлопс) был создан в 1964 году. Планка в 1 миллиард флопс (1 Гигафлопс) была преодолена суперкомпьютером Cray-2 в 1985 с большим запасом (1.9 Гигафлопс). Граница в 1 триллион флопс (1 Тфлопс) была достигнута в 1996 году суперкомпьютером ASCI Red (англ.). Рубеж 1 квадриллион флопс (1 Пфлопс) был взят в 2008 году суперкомпьютером IBM Roadrunner. Сейчас ведутся работы по созданию к 2016 году экзафлопсных компьютеров, способных выполнять 1 квинтиллион операций с плавающей точкой в секунду.

Программное обеспечение суперкомпьютеров

Наиболее распространёнными программными средствами суперкомпьютеров, также как и параллельных или распределённых компьютерных систем являются интерфейсы программирования приложений (API) на основе MPI и PVM, и решения на базе открытого программного обеспечения, наподобие Beowulf и openMosix, позволяющего создавать виртуальные суперкомпьютеры даже на базе обыкновенных рабочих станций и персональных компьютеров. Для быстрого подключения новых вычислительных узлов в состав узкоспециализированных кластеров применяются технологии наподобие ZeroConf. Примером может служить реализация рендеринга в программном обеспечении Shake, распространяемом компанией Apple. Для объединения ресурсов компьютеров, выполняющих программу Shake, достаточно разместить их в общем сегменте локальной вычислительной сети.

В настоящее время границы между суперкомпьютерным и общеупотребимым программным обеспечением сильно размыты и продолжают размываться ещё более вместе с проникновением технологий параллелизации и многоядерности в процессорные устройства персональных компьютеров и рабочих станций. Исключительно суперкомпьютерным программным обеспечением сегодня можно назвать лишь специализированные программные средства для управления и мониторинга конкретных типов компьютеров, а также уникальные программные среды, создаваемые в вычислительных центрах под «собственные», уникальные конфигурации суперкомпьютерных систем.

Top500

Основная статья: TOP500

Начиная с 1993, суперкомпьютеры ранжируют в списке Top500. Список составляется на основе теста LINPACK по решению системы линейных алгебраических уравнений, являющейся общей задачей для численного моделирования.

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

dic.academic.ru

Что такое суперкомпьютер? | Информационное общество в Челябинской области

Суперкомпьютер – это вычислительная машина, которая по своим техническим характеристикам многократно превосходит большинство компьютеров. Первое употребление этого термина относят, по разным данным, к 20-м или 60-м годам XX-го века. Конечно, современные машины существенно отличаются от тех, которые впервые получили название «суперкомпьютер». Само понятие, обозначающие супермашины, весьма расплывчато – точного определения нет и, наверное, быть не может. Это связано с постоянным развитием компьютерной индустрии, которое происходит с невероятной скоростью. Те системы, которые сегодня признаны мощнейшими, через несколько лет могут оказаться «аутсайдерами».

Суперкомпьютеры позволяют производить множество сложных расчетов в короткий промежуток времени. Их производительность измеряется в такой единице, как флопс – она показывает, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная система. Для более ясного понимания мощности и уровня производительности супер-ЭВМ можно привести такой пример: система Intel ASCI RED, построенная по заказу Министерства энергетики США, работает с общей производительностью 3200 миллиардов операций в секунду. Чтобы человек смог произвести такие расчеты при помощи калькулятора, ему нужно было бы потратить 100 тысяч лет! А для этого компьютерного «монстра» — всего 1 секунда. При этом нужно понимать, что названный компьютер на сегодняшний день – далеко не самая мощная машина. Очевидно, что изобретение и постоянная модернизация суперкомпьютеров – это необходимое условие для успешного развития человечества.

Для чего же нужны столь высокопроизводительные машины? Изначально суперкомпьютеры использовались только в военных целях: с их помощью производились расчеты по ядерному и термоядерному оружию. В процессе стремительного развития информационных технологий и их внедрения практически во все сферы жизни человека и общества, мощнейшие компьютеры стали применяться во множестве областей, где требуется осуществление сложных вычислений в огромных масштабах. В этот список входит криптография, статистика, вычислительная биология и химия, физика, наука о Земле (включая прогноз погоды, состояние крупных водоемов, предсказание климатических изменений) и многое другое.

Именно благодаря этим сверхумным системам были проведены многие научные исследования, стала доступной современная диагностика в медицине, появилась возможность точного предсказания погоды и стихийных явлений. Если отдельно рассмотреть сферу здравоохранения, то только здесь можно увидеть, какое колоссальное влияние суперкомпьютер оказывают на нашу жизнь: с их помощью удается получать эффективные методы лечения и находить причины многих заболеваний.

В военной промышленности суперкомпьютеры позволяют производить расчет новых стратегических и тактических позиций, изучать способы повышения эффективности готовой боевой техники и ее модернизации, разрабатывать новейшие виды оружия и средства защиты.

Суперкомпьютеры разрабатываются под конкретный заказ, поэтому каждая такая система уникальна.

С 1993 года действует проект с названием «Тop-500», который ранжирует все самые мощные суперкомпьютеры, имеющиеся в мире. Актуальные рейтинги машин публикуется два раза в год: в июле и ноябре. В 2013 году и в том, и в другом месяце самые высокие результаты показал китайский суперкомпьютер Tianhe-2. Его производительность — 33,86 петафлопс, что равно 33,86 квадриллиона операций с плавающей точкой в секунду.

www.inf74.ru

Суперкомпьютер Википедия

Суперкомпью́тер (с англ. — «Supercomputer», СверхЭВМ, СуперЭВМ, сверхвычисли́тель) — специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров.

Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

Определение понятия суперкомпьютер[ | код]

Определение понятия «суперкомпьютер» не раз было предметом многочисленных споров и обсуждений.

Чаще всего авторство термина приписывается Джорджу Майклу (George Anthony Michael) и Сиднею Фернбачу (Sidney Fernbach), в конце 60-х годов XX века работавшим в Ливерморской национальной лаборатории, и компании CDC. Тем не менее, известен тот факт, что ещё в 1920 году газета New York World (англ.) рассказывала о «супервычислениях», выполнявшихся при помощи табулятора IBM, собранного по заказу Колумбийского университета.

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крэя, таких как, CDC 6600, CDC 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 (англ.) и Cray-4 (англ.). Сеймур Крэй разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: — «любой компьютер, который создал Сеймур Крэй». Сам Крэй никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, предпочитая использовать вместо этого обычное название «компьютер».

Компьютерные системы Крэя удерживались на вершине рынка в течение 5 лет с 1985 по 1990 годы. 80-е годы XX века охарактеризовались появлением множества небольших конкурирующих компаний, занимающихся созданием высокопроизводительных компьютеров, однако к середине 90-х большинство из них оставили эту сферу деятельности, что даже заставило обозревателей заговорить о «крахе рынка суперкомпьютеров». На сегодняшний день суперкомпьютеры являются уникальными системами, создаваемыми «традиционными» игроками компьютерного рынка, такими как IBM, Hewlett-Packard, NEC и другими, которые приобрели множество ранних компаний, вместе с их опытом и технологиями. Компания Cray по-прежнему занимает достойное место в ряду производителей суперкомпьютерной техники.

Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». Шутливая классификация Гордона Белла и Дона Нельсона, разработанная приблизительно в 1989 году, предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин чести считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер — это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом скорость технического прогресса сегодня такова, что сегодняшний лидер легко может стать завтрашним ведомым.

Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к кла

ru-wiki.ru

Суперкомпьютеры прошлого века

05.05.2015

Суперкомпьютеры прошлого века.

RIAN_00715869.HR_.ru_

“В будущем компьютеры будут весить не более 1,5 тонны”

Популярная механика 1949 года.

В классической истории Айзека Азимова “Последний вопрос” Суперкомпьютеру снова и снова, через столетия задают один и тот же вопрос “Как можно противостоять росту энтропии Вселенной?”, а точнее “Как бороться с возможной тепловой смертью Вселенной?”. Но на этот вопрос у компьютера всегда один и тот же ответ “Не хватает информации для четкого ответа”.

Компьютер улучшают, модернизируют и снова задают этот вопрос.

И вот, спустя тысячелетия, есть ответ — но увы, никого уже не остается, что бы услышать его, потому что вселенная закончилась. Так что Суперкомпьютер говорит свои ответ в слух “Да будет свет”.

Это тоже самое если через тысячелетия наши с вами последователи спрашивают у самой современной и улучшенной конечной супер-машины “Есть ли Бог”, а в ответ получают ответ “Есть”.

Иллюстрация Суперкомпьютера Брюса Зика.

Ранние Суперкомпьютеры.

Что именно можно считать примером раннего “компьютера” до сих является предметом множества дискуссии: кто-то говорит, что счеты можно считать первым компьютером, другие указывают на механизм Антикитера, а третьи считают, что вычислительная машина Чарльза Беббиджа является первым прототипом компьютера. Каково бы ни было происхождение компьютера, со временем он и его качества и правда становятся Супер.

Разработка немецкого инженера Конрада Цузе.

Одними из первых супер-ЭВМ по праву можно считать разработки немецкого инженера Конрада Цузе. Созданные в 40-е годы прошлого века разработки Цузе стали первыми программируемыми и многофункциональными компьютерами. Первую опытную модель под названием Z1 инженер собирал на деньги друзей прямо посередине родительской гостиной.

Компьютер Z1 в гостиной родителей Конрада Цузе в 1936

Вот компьютер Z1. На переднем плане ручная заводная рукоятка для улучшения тактовой частоты

А это американская машина “Марк-I” разработанная и построенная в 1941 году гарвардским математиком Говардом Эйкеном на основе идеи Чарльза Бэббиджа.

“Марк-I”

После “Марк-I” американцы разработали ENIAC. На тот момент он был настоящий электронный мозг, способный совершать поразительные расчеты. По существу ENIAC был калькулятором размером с комнату, но это был верх программирования 1943 года.

ENIAС

После ENIAC появился EDVAC созданный Джоном фон Нейманом, его серия компьютеров совершила огромный скачок вперед в вычислительных способностях, гибкости и скорости.

EDVAC

60-е дали миру более крупные, но и более умные машины. Они стали громадинами состоящими из множеством разноцветных лампочек и кружащихся пленочных бобин. Способности этих компьютеров значительно переросли калькулятор и теперь их возможности позволяли прогнозировать погоду.

1036

01-_52_

dtyjstsrtgr

tdyjsfnhjdsgde trketdyjdrfgtsd tyjrshndsgd

Советские Суперкомпьютеры.

В Советском Союзе тоже не отставали от Запада в разработке компьютеров, а где то даже и превосходили.

Первый Суперкомпьютер в СССР был создан в 1953 году. Назывался он БЭСМ (Большая электронная счетная машина). Действия этой машины достигали до 10 тысяч операций в секунду. На тот момент это был уровень самых лучших вычислительных машин США.

БЭСМ

БЭСМ

БЭСМ

Спустя пять в 1958 году лет СССР создал самую мощную ЭВМ в Европе. Это была ЭВМ М-20 и скорость ее быстродействия возросла до 20 тысяч операций в секунду.

ЭВМ М-20

ЭВМ М-20

ЭВМ М-20

В 1967 году в СССР появился суперкомпьютер БЭСМ-6, который мог выполнять 1млн. операций в секунду. А модернизированный БЭСМ-6 в 1975 году работал в составе вычислительного комплекса в ходе космического полета “Союз-Аполлон”. На тот момент он мог обрабатывать данные полета за 1 минуту, в то время как американская сторона на такой расчет тратила 30 минут.

БЭСМ-6

БЭСМ-6

Но самый мощный суперкомпьютер создали в ИТМиВТ, впоследствии Институт микропроцессорных систем РАН. Там были созданы мощнейшие электронные машины “Эльбрус”, в дальнейшем использующиеся в космическом ЦУПе, в ядерных центрах Арзамас-16 и Челябинск-70.

Пульт управления ЭВМ “Эльбрус”

О возможностях ЭВМ “Эльбрус” можно понять по одному примеру.

В 1989 году в состав Военно-морского флота СССР вошел самый большой в мире разведывательный корабль “Урал” (длина 265 м, водоизмещение — 36500 тонн) с ядерной энергетической установкой. Основой радиоэлектронного разведывательного оснащения “Урала” были две ЭВМ “Эльбрус”.

ЭВМ “Эльбрус”

Два корабля типа «Урал», один в Тихом, другой в Атлантическом океане, через систему спутников были способны держать под контролем весь земной шар и, прежде всего, все американские базы вне зависимости от их местонахождения.

71264653

Подобная система в США только разрабатывается. Электронно-вычислительные машины «Эльбрус» и сегодня стоят на вооружении российской армии, тем самым обеспечивая независимость обороноспособности страны от иностранных поставщиков.

“Эльбрус»

fofoi.ru

Суперкомпьютеры - что это такое, фото

Hi-News.ru
Темы
Компьютеры
Самый маленький компьютер в мире стал еще меньше

Когда IBM заявила в марте, что создала самый маленький компьютер в мире, ученые из Университета Мичигана недовольно подняли брови, потому что до IBM это первенство принадлежало им. Теперь самый маленький компьютер в мире есть у мичиганской команды, снова — всего 0,3 миллиметра в ширину. Рядом с ним зернышко риса будет гигантом. Видите ли, дело в том, что заявление IBM заставило ученых пересмотреть составляющие элементы компьютера. Предыдущие устройства, включая Michigan Micro Mote (2х2х4 мм) было способно программировать и хранить данные даже без внешнего источника энергии.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
В США представлен самый мощный суперкомпьютер в мире

Департамент энергетики США представил миру самый мощный суперкомпьютер, отобравший это звание у китайского Sunway TaihuLight. Пиковая производительность американского суперкомпьютера Summit достигает 200 петафлопсов (200 квадриллионов вычислений в секунду). Это более чем в два раза выше пиковой производительности китайской системы, которая составляет 93 петафлопса, а также примерно в 7 раз выше производительности суперкомпьютера Titan – в прошлом самого мощного суперкомпьютера США, расположенного в той же самой Национальной лаборатории Ок-Ридж, где установлена новая система.

Читать далее →

2 Апреля 2018 в 19:30, Hi-News.ru

4 187 просмотров

Hi-News.ru
Темы
Технологии
#новости высоких технологий | Выпуск 237

Каждый понедельник в новом выпуске «Новостей высоких технологий» мы подводим итоги прошедшей недели, говорим о самых значимых и важных событиях, ключевых открытиях и интересных изобретениях. На этот раз речь пойдет о новом российском суперкомпьютере, автомате, торгующем автомобилями, и многом другом! Приятного просмотра!

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Новый российский суперкомпьютер получил название «Говорун»

На территории России функционируют более десяти суперкомпьютеров, лидером среди которых считается «Ломоносов-2». Его производительность составляет более 2 петафлопс, что обеспечивает ему 63-е место в рейтинге TOP 500 самых мощных суперкомпьютеров мира. Сотрудники Объединённого института ядерных исследований, расположенного в подмосковном городе Дубна, представили новый суперкомпьютер «Говорун», который будет использоваться для обработки данных, получаемых с будущего коллайдера тяжёлых ионов NICA.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Швейцарский стартап создаст децентрализованный «интернет-компьютер»

Разработчики из компании DFINITY приступили к созданию открытого протокола, позволяющего объединить компьютеры пользователей в единую децентрализованную облачную платформу, превратив их в своеобразный «интернет-компьютер». Разработчики сообщают, что планируют конкурировать с облачными сервисами от Amazon, Google и Microsoft. Подключенные к системе компьютеры смогут делиться своими майнинговыми мощностями за определённую сумму в токенах компании.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Бывшие разработчики Blockstream создают суперкомпьютер на блокчейне

Blockstream — компания, известная разработкой криптовалютных, блокчейн-проектов и продвижением технологии сайдчейнов, новых блокчейнов, базирующихся на родительской биткоин-цепочке. Недавно Бен Горлик и Джонни Дилли, два разработчика компании, покинули Blockstream, чтобы заняться собственным проектом децентрализованного облачного компьютера Crowd Machine. В новом стартапе Горлик занял кресло технического директора, а Джонни Дилли будет руководить разработкой системной архитектуры. Разработчики уверены, что нынешние системы облачных вычислений далеко не идеальны, поэтому их нужно существенно доработать. По их мнению, блокчейн-решение Crowd Machine — это именно то, что нужно.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Мощность лучшего российского суперкомпьютера увеличат вдвое

Мощности суперкомпьютера Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова планируется увеличить вдвое уже в ближайший месяц, — сообщил ректор МГУ Виктор Садовничий на заседании Интеграционного клуба при председателе Совета Федерации на тему «Евразийский вектор — интеграция будущего», — пишет ТАСС.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Исследования
Зачем математики ищут простые числа с миллионами знаков?

Простые числа — это больше, чем числа, которые делятся на себя и на единицу. Это математическая загадка, которую математики пытаются разгадать с тех самых пор, когда Евклид доказал, что им нет конца. Проект Great Internet Mersenne Prime Search, перед которым стоит задача поиска большого числа простых чисел особо редкого вида, недавно открыл самое большое простое число, известное на сегодняшний день. В нем 23 249 425 цифр — это достаточно, чтобы заполнить книгу из 9000 страниц. Для сравнения: количество атомов во всей наблюдаемой Вселенной оценивается в число с не более чем сотней знаков.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Евросоюз потратит 1 миллиард евро на разработку собственных суперкомпьютеров

Информационно-аналитическое издание Bloomberg со ссылкой на заявление Европейской комиссии сообщает о том, что Европейский Союз собирается потратить 1 миллиард евро, чтобы догнать Китай, США и Японию в разработке суперкомпьютеров. Как указывает источник, в результате Брекзита Великобритания может оказаться за бортом этого проекта.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
В Китае построят суперкомпьютер, способный выполнять квинтиллион вычислений в секунду

Китайские учёные поставили перед собой новую амбициозную задачу — к 2020 году завершить разработку суперкомпьютера Тяньхэ-3, чья вычислительная мощность сможет доходить до квинтиллиона операций в секунду, — сообщает сайт Китайской академии наук.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Исследования
Ученые ответили, живем ли мы в «Матрице»

Еще в 2003 году британский философ Ник Бостром заявил, что наш мир может оказаться всего-навсего компьютерной симуляцией. На волне огромной популярности в то время кинотрилогии тогда еще братьев Вачовски «Матрица» эта теория была принята с большим энтузиазмом. «Второе рождение» она получила недавно — после того как такие популяризаторы науки, как Илон Маск, начали поддерживать ее и даже вести различные разработки в этой сфере. Но может ли наша реальность в действительности оказаться лишь строчками кода?

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Компьютеры
Суперкомпьютер Hewlett-Packard испытали в космосе

Месяц назад на борт МКС в грузовом отсеке грузового корабля Dragon прибыл суперкомпьютер SpaceBourne, разработанный совместными усилиями NASA и Hewlett-Packard. Его создали для того, чтобы узнать, как такое высокотехнологичное оборудование будет вести себя в космосе после длительных перегрузок и возможных программных сбоев. Разработчики надеялись на лучшее, но у них были серьёзные опасения насчёт того, что компьютер сможет пережить встряску после полёта с Земли на МКС. В какой-то момент они даже предположили, что компьютер не сможет запуститься, но он справился с перегрузками, смог загрузиться и работает до сих пор.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Компьютеры
IBM приступает к созданию первого в мире нейроморфного суперкомпьютера

Как сообщает издание TechXplore, компания IBM совместно с Научно-исследовательской лабораторией ВВС США начали работу по постройке первой в мире нейроморфной вычислительной системы. Новая система будет представлять из себя искусственный интеллект, который будет работать по принципам реальной нейронной сети, подобно работе нейронной сети человеческого головного мозга.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Исследования
Станет ли искусственный интеллект когда-нибудь президентом?

По мере того, как автоматизация продолжает проникать во все новые и новые аспекты жизни, некоторые рассматривают возможность того, что ИИ возьмет на себя президентские обязанности. Он будет непредвзятым, конструктивно решать проблемы и вполне может стать лидером, которого заслуживают люди. Роль президента всегда была желанной и противоречивой, поэтому традиционно принадлежала людям. Использование слова «традиционно» происходит все чаще, потому что очень многие «традиционно» принадлежащие людям сферы уходят под контроль машин и искусственного интеллекта. В один прекрасный день президентом может стать именно искусственный интеллект.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Компьютеры
Deep Blue против Каспарова: двадцать лет революции больших данных

На седьмом ходу важнейшей решающей игры черные сделали то, что сейчас считают критической ошибкой. Когда черные перепутали ходы в защите Каро-Канн, белые воспользовались преимуществом и организовали атаку, пожертвовав конем. Всего за 11 следующих ходов белые выстроили настолько сильную позицию, что у черных не было выбора, кроме как признать поражение. Проигравший заявил о нечестной игре оппонента — и это обвинение стало одним из самых громких за всю историю шахматных турниров. Двадцать лет спустя к нему до сих пор есть вопросы.

Это была не обычная игра в шахматы. Нередко побежденный игрок может обвинить своего оппонента в нечестной игре, но в этом случае проигравшим был тогдашний чемпион мира по шахматам Гарри Каспаров. Победитель был еще более необычным: суперкомпьютер IBM Deep Blue.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Neuralink Илона Маска. Часть шестая: эра волшебников

Эксцентричный в хорошем смысле этого слова предприниматель, плейбой, филантроп Илон Маск известен всему миру. Это он решил вывести человечество в космос, колонизировать Марс, отказаться от одноразовых ракет. Это он решил сделать мир чище, пересадив нас с автомобилей с ДВС на самоуправляемые автомобили. Пока разворачиваются эти предприятия, он не сидит сложа руки. Он задумал Neuralink, который поможет нам стать новыми людьми. Без границ и без слабостей, как и положено в новом мире (Илона Маска). Документировать сумасшедшие идеи Маска, как и всегда, вызвался Тим Урбан с WaitButWhy (он писал про искусственный интеллект, колонизацию Марса и SpaceX). Представляем одно из лучших произведений современной научно-популярной журналистики. Далее от первого лица.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Google приступила к созданию 50-кубитного квантового компьютера

Сейчас все больше компаний пробуют свои силы на ниве создания квантовых компьютеров. Вот и Google решила вступить в эту гонку и объявила о том, что исследователи компании занимаются разработкой технологии квантовых вычислений. У Google уже есть рабочий образец шестикубитного квантового процессора, но сейчас специалисты нацелены на создание компьютера с 50 кубитами. Самого мощного в мире на данный момент.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Технологии
В Китае начали разработку квантового компьютера

За последние годы на исследования и разработку квантовых технологий Китай потратил очень много денег и ресурсов. В одном только 2015 году на эти цели ушло более ста миллиардов долларов, зато результатом работы стал запуск первого в мире спутника квантовой связи, затем появился разработанный китайскими специалистами квантовый радар. Теперь же учёные из Китайской академии наук начали создание квантового компьютера, превосходящего все современные суперкомпьютеры по мощности, пишет China Daily.

Читать далее →

Hi-News.ru
Темы
Компьютеры
Созданы первые блоки, которые можно использовать при построении теплового компьютера

Создание компьютеров нового типа для выполнения узкоспециализированных задач — крайне перспективное направление. К примеру, уже есть рабочие образцы квантовых компьютеров, но мало кто слышал о тепловых компьютерах! Они для передачи данных вместо электронов используют тепловую энергию. Такие устройства, конечно, обладают меньшим быстродействием, но имеют и огромное преимущество: способность работать в таких условиях, в которых любая электроника отказывает. И недавно специалисты из университета Небраски разработали первые образцы тепловых диодов, которые могут сохранять работоспособность при температуре до +326 градусов Цельсия.

Читать далее →

hi-news.ru

Суперкомпьютеры Рейтинг самых мощных вычислительных систем

Мощнейшие вычислительные системы, которые ежедневно трудятся на благо человечества, называются суперкомпьютерами. Сегодня я расскажу о рейтинге самых мощных вычислительных систем, а так же какие вычисления они производят.

Современные суперкомпьютеры представляют собой достаточно большое число серверных ПК которые связанны между собой посредством локальной сети. Выполнение поставленной задачи происходит путем распараллеливания на большое число более простых подзадач.

На сегодняшний день половина мощнейших суперкомпьютеров расположены на территории США, второе место у Китая, третья строчка принадлежит Японии. Стоит отметить и Россию, с ее восемью суперкомпьютерами глобального значения размещенных в Москве и других крупных городах нашей родины.

Gray-XK7-Titan Суперкомпьютер Gray XK7 Titan. Количество вычислительных ядер: 560 640. Производительность: 17 590 терафлопс. Оперативная память: 710 144 ГБайт. Энергопотребление: 8209 КВТ.

Основное назначение: Львиная доля компьютерного времени Titan-а будет отдана под приложения государственной программы Министерства энергетики США.

BluegeneQ-Sequoia Суперкомпьютер Bluegene/Q «Sequoia». Количество вычислительных ядер: 1572 864. Производительность: 16 325 терафлопс. Оперативная память: 1 572 864Гб. Энергопотребление: 7890 КВТ.

Основное назначение: для моделирования ядерных взрывов. Так же используется в астрономии, энергетики, изучении генома и изменения климата.

C-Computer Суперкомпьютер «C Computer». Япония. Количество вычислительных ядер: 705 024. Производительность: 10 510 терафлопс. Оперативная память: 1 410 048 Гбайт. Энергопотребление: 12 659 КВТ.

Основное назначение: Расположен в институте физико-химических исследований. Научные расчёты в области образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии.

IBM-Bluegene-Mira Суперкомпьютер IBM Bluegene/Q «Mira». Количество вычислительных ядер: 786 432. Производительность: 8162 терафлопс. Оперативная память: 809 100 Гбайт. Энергопотребление: 3945 КВТ.

Основное назначение: Разработан для создания нескольких суперкомпьютеров и направленный на достижение скорости обработки данных.

IBM-Bluegene-Juqueen IBM Bluegene/Q «Juqueen». Германия. Количество вычислительных ядер: 393 216. Производительность: 4141 терафлопс. Оперативная память: 393 216 Гбайт . Энергопотребление: 1970 КВТ.

Основное назначение: Одно из главных назначений исследования процессов человеческого мозга, а также для изучения климатических изменений.

stroke stroke

T-Platforms T-Blade2 «Lomonocov». Россия. Количество вычислительных ядер: 78 660. Производительность: 902 терафлопс. Оперативная память: 99 489 Гбайт. Энергопотребление: 2800 КВТ.

Основное назначение: для решения ресурсоёмких вычислительных задач в рамках фундаментальных научных исследований, а также для проведения научной работы в области разработки алгоритмов и программного обеспечения для мощных вычислительных систем.

Данный список обновляется примерно раз в полгода. Возможно, уже в ближайшее время, лидера этого списка сменит новая супер вычислительная система из национального университета оборонных технологий Китая. Его выпуск планируется в 2015 году. Ожидаемая мощность 100 000 терафлопс.

Сферы применения суперкомпьютеров

Основной вид задач, с которым приходится сталкиваться суперкомпьютерам, можно разделить на 3 группы: обработка больших объемов данных в режиме реального времени, численное моделирование и последовательный перебор множества значений. Суперкомпьютеры используются во всех областях науки.

Ученым-математикам они помогают в статистических расчетах, биологам в расшифровке днк, химикам в создании новых лекарств. В метеорологии прогнозируют климатические изменения в долгосрочной перспективе. Атомную и космические области науки и вовсе трудно представить без этих вычислительных супермонстров. Производительность суперкомпьютеров для отдельно взятого государства так же важна как и мощность электростанций или количество боеголовок.

Далее я разместил видео (видео от 02.04.2010) нашего суперкомпьютера «Ломоносов», установленного в Московском государственном университете. Некоторые озвучиваемые данные уже устарели и не отражают современной действительности, но наглядно демонстрирует всю сложность конструкции и ее эксплуатации. Приятного просмотра! Надеюсь было интересно.

user-life.ru

Что такое суперкомпьютер?

У большинства людей слово "компьютер" ассоциируется в первую очередь с персоналкой, которую можно увидеть сегодня не только в любом офисе, но и во многих квартирах. Однако не стоит забывать, что ПК - это лишь часть компьютерного мира, где существуют гораздо более мощные и сложные вычислительные системы, недоступные рядовому пользователю.

Многие, наверно, слышали о компьютере по имени Deep Blue, который в 1997 году обыграл самого Гарри Каспарова. Интуитивно понятно, что такая машина не могла быть простой персоналкой. Другой пример - отечественный компьютер МВС-1000 производительностью 200 миллиардов операций в секунду, недавно установленный в Межведомственном суперкомпьютерном центре в Москве. Кроме того, в прессе время от времени появляются сообщения о нелегальных поставках в Россию вычислительной техники, попадающей под эмбарго американского правительства.

Подобные компьютеры для многих так и остаются тайной за семью печатями, окруженной ореолом ассоциаций с чем-то очень большим: огромные размеры, сверхсложные задачи, крупные фирмы и компании, невероятные скорости работы и т.д. Одним словом, супер-ЭВМ, что-то далекое и недоступное. Между тем, если вам хотя бы раз приходилось пользоваться услугами серьезных поисковых систем в Интернете, вы, сами того не подозревая, имели дело с одним из приложений суперкомпьютерных технологий.

Что такое суперкомпьютер?Считается, что супер-ЭВМ - это компьютеры с максимальной производительностью. Однако быстрое развитие компьютерной индустрии делает это понятие весьма и весьма относительным: то, что десять лет назад можно было назвать суперкомпьютером, сегодня под это определение уже не подпадает. Производительность первых супер-ЭВМ начала 70-х годов была сравнима с производительностью современных ПК на базе традиционных процессоров Pentium. По сегодняшним меркам ни те, ни другие к суперкомпьютерам, конечно же, не относятся.

В любом компьютере все основные параметры взаимосвязаны. Трудно себе представить универсальный компьютер, имеющий высокое быстродействие и мизерную оперативную память либо огромную оперативную память и небольшой объем дисков. Отсюда простой вывод: супер-ЭВМ - это компьютер, имеющий не только максимальную производительность, но и максимальный объем оперативной и дисковой памяти в совокупности со специализированным программным обеспечением, с помощью которого этим монстром можно эффективно пользоваться.

Суперкомпьютерам не раз пытались давать универсальные определения - иногда они получались серьезными, иногда ироничными. Например, как-то предлагалось считать суперкомпьютером машину, вес которой превышает одну тонну. Несколько лет назад был предложен и такой вариант: суперкомпьютер - это устройство, сводящее проблему вычислений к проблеме ввода/вывода. В самом деле, задачи, которые раньше вычислялись очень долго, на супер-ЭВМ выполняются мгновенно, и почти все время теперь уходит на более медленные процедуры ввода и вывода данных, производящиеся, как правило, с прежней скоростью.

Так что же такое современный суперкомпьютер? Самая мощная ЭВМ на сегодняшний день - это система Intel ASCI RED, построенная по заказу Министерства энергетики США. Чтобы представить себе возможности этого суперкомпьютера, достаточно сказать, что он объединяет в себе 9632 (!) процессора Pentium Pro, имеет более 600 Гбайт оперативной памяти и общую производительность в 3200 миллиардов операций в секунду. Человеку потребовалось бы 100000 лет, чтобы даже с калькулятором выполнить все те операции, которые этот компьютер делает всего за 1 секунду!

Создать подобную вычислительную систему - все равно, что построить целый завод со своими системами охлаждения, бесперебойного питания и т.д. Понятно, что любой суперкомпьютер, даже в более умеренной конфигурации, должен стоить не один миллион долларов США: ради интереса прикиньте, сколько стоят, скажем, лишь 600 Гбайт оперативной памяти? Возникает естественный вопрос: какие задачи настолько важны, что требуются компьютеры стоимостью в несколько миллионов долларов? Или еще один: какие задачи настолько сложны, что хорошего Pentium III для их решения недостаточно?

Нужны ли нам суперкомпьютеры?Оказывается, существует целый ряд жизненно важных проблем, которые просто невозможно решать без использования суперкомпьютерных технологий.

Возьмем, к примеру, США, по территории которых два раза в год проходят разрушительные торнадо. Они сметают на своем пути города, поднимают в воздух автомобили и автобусы, выводят реки из берегов, заливая тем самым гигантские территории. Борьба с торнадо - существенная часть американского бюджета. Только штат Флорида, который находится недалеко от тех мест, где эти смерчи рождаются, за последние годы потратил более 50 миллиардов долларов на экстренные меры по спасению людей. Правительство не жалеет денег на внедрение технологий, которые позволили бы предсказывать появление торнадо и определять, куда он направится.

Как рассчитать торнадо? Очевидно, что для этого надо решить задачу о локальном изменении погоды, то есть задачу о движении масс воздуха и распределении тепла в неком регионе. Принципиально это несложно, однако на практике возникают две проблемы. Проблема первая: чтобы заметить появление смерча, надо проводить расчет на характерных для его образования размерах, то есть на расстояниях порядка двух километров. Вторая трудность связана с правильным заданием начальных и граничных условий. Дело в том, что температура на границах интересующего вас региона зависит от того, что делается в соседних регионах. Рассуждая дальше, легко убедиться, что мы не можем решить задачу о смерче, не имея данных о климате на всей Земле. Климат на планете рассчитать можно, что и делается каждый день во всех странах для составления среднесрочных прогнозов погоды. Однако имеющиеся ресурсы позволяют вести расчеты лишь с очень большим шагом - десятки и сотни километров. Ясно, что к предсказанию смерчей такой прогноз не имеет никакого отношения.

Необходимо совместить две, казалось бы, плохо совместимые задачи: глобальный расчет, где шаг очень большой, и локальный, где шаг очень маленький. Сделать это можно, но лишь собрав в кулаке действительно фантастические вычислительные ресурсы. Дополнительная трудность состоит еще и в том, что вычисления не должны продолжаться более 4 часов, так как за 5 часов картина погоды смазывается совершенно, и все, что вы считаете, уже не имеет никакого отношения к реальности. Нужно не только обработать гигантский объем данных, но и сделать это достаточно быстро. Такое под силу лишь суперкомпьютерам.

Предсказание погоды - далеко не единственный пример использования суперкомпьютеров. Сегодня без них не обойтись в сейсморазведке, нефте- и газодобывающей промышленности, автомобилестроении, проектировании электронных устройств, фармакологии, синтезе новых материалов и многих других отраслях.

Так, по данным компании Ford, для выполнения crash-тестов, при которых реальные автомобили разбиваются о бетонную стену с одновременным замером необходимых параметров, со съемкой и последующей обработкой результатов, ей понадобилось бы от 10 до 150 прототипов для каждой новой модели. При этом общие затраты составили бы от 4 до 60 миллионов долларов. Использование суперкомпьютеров позволило сократить число прототипов на одну треть.

Известной фирме DuPont суперкомпьютеры помогли синтезировать материал, заменяющий хлорофлюорокарбон. Нужно было найти материал, имеющий те же положительные качества: невоспламеняемость, стойкость к коррозии и низкую токсичность, но без вредного воздействия на озоновый слой Земли. За одну неделю были проведены необходимые расчеты на суперкомпьютере с общими затратами около 5 тысяч долларов. По оценкам специалистов DuPont, использование традиционных экспериментальных методов исследований потребовало бы 50 тысяч долларов и около трех месяцев работы - и это без учета времени, необходимого на синтез и очистку требуемого количества вещества.

Почему суперкомпьютеры считают так быстро?Итак, мы видим, что без суперкомпьютеров сегодня действительно не обойтись. Осталось прояснить еще один вопрос: почему они считают так быстро? Это может быть связано, во-первых, с развитием элементной базы и, во-вторых, с использованием новых решений в архитектуре компьютеров.

Попробуем разобраться, какой из этих факторов оказывается решающим для достижения рекордной производительности. Обратимся к известным историческим фактам. На одном из первых компьютеров мира EDSAC, появившемся в 1949 году в Кембридже и имевшем время такта 2 микросекунды (2·10-6 секунды), можно было выполнить 2n арифметических операций за 18n миллисекунд, то есть в среднем 100 арифметических операций в секунду. Сравним с одним вычислительным узлом современного суперкомпьютера Hewlett-Packard V2600: время такта приблизительно 1,8 наносекунды (1,8·10-9 секунды), а пиковая производительность - около 77 миллиардов арифметических операций в секунду.

Что же получается? За полвека производительность компьютеров выросла более чем в семьсот миллионов раз. При этом выигрыш в быстродействии, связанный с уменьшением времени такта с 2 микросекунд до 1,8 наносекунды, составляет лишь около 1000 раз. Откуда же взялось остальное? Ответ очевиден - за счет использования новых решений в архитектуре компьютеров. Основное место среди них занимает принцип параллельной обработки данных, воплощающий идею одновременного (параллельного) выполнения нескольких действий.

Различают два способа параллельной обработки: собственно параллельную и конвейерную. Оба способа интуитивно абсолютно понятны, поэтому сделаем лишь небольшие пояснения.

Параллельная обработкаПредположим для простоты, что некое устройство выполняет одну операцию за один такт. В этом случае тысячу операций такое устройство выполнит за тысячу тактов. Если имеется пять таких же независимых устройств, способных работать одновременно, то ту же тысячу операций система из пяти устройств может выполнить уже не за тысячу, а за двести тактов. Аналогично система из N устройств ту же работу выполнит за 1000/N тактов. Подобные примеры можно найти и в жизни: если один солдат выкопает траншею за 10 часов, то рота солдат из пятидесяти человек с такими же способностями, работая одновременно, справится с той же работой за 12 минут- принцип параллельности в действии!

Кстати, пионером в параллельной обработке потоков данных был академик А. А. Самарский, выполнявший в начале 50-х годов расчеты, необходимые для моделирования ядерных взрывов. Самарский решил эту задачу методом сеток, посадив несколько десятков барышень с арифмометрами за столы (узлы сетки). Барышни передавали данные одна другой просто на словах и откладывали необходимые цифры на арифмометрах. Таким образом, в частности, была рассчитана эволюция взрывной волны. Работы было много, барышни уставали, а Александр Андреевич ходил между ними и подбадривал. Так создали, можно сказать, первую параллельную систему. Хотя расчеты водородной бомбы провели мастерски, точность их оказалась очень низкой, потому что узлов в используемой сетке было мало, а время счета получалось слишком большим.

Конвейерная обработкаЧто необходимо для сложения двух вещественных чисел, представленных в форме с плавающей запятой? Целое множество мелких операций, таких, как сравнение порядков, выравнивание порядков, сложение мантисс, нормализация и т.п. Процессоры первых компьютеров выполняли все эти "микрооперации" для каждой пары слагаемых последовательно, одну за другой, до тех пор, пока не доходили до окончательного результата, и лишь после этого переходили к обработке следующей пары слагаемых.

Идея конвейерной обработки заключается в расчленении операции на отдельные этапы, или, как это принято называть, ступени конвейера. Каждая ступень, выполнив свою работу, передает результат следующей ступени, одновременно принимая новую порцию входных данных. Получается очевидный выигрыш в скорости обработки. В самом деле, предположим, что в операции сложения можно выделить пять микроопераций, каждая из которых выполняется за один такт работы компьютера. Если есть одно неделимое последовательное устройство сложения, то 100 пар аргументов оно обработает за 500 тактов. Если теперь каждую микрооперацию преобразовать в отдельную ступень конвейерного устройства, то на пятом такте на разной стадии обработки будут находиться первые пять пар аргументов, и далее конвейерное устройство будет выдавать результат очередного сложения каждый такт. Очевидно, что весь набор из ста пар слагаемых будет обработан за 104 единицы времени - ускорение по сравнению с последовательным устройством почти в пять раз (по числу ступеней конвейера).

Идеи параллельной обработки появились очень давно. Изначально они внедрялись в самых передовых, а потому единичных компьютерах своего времени. Затем после должной отработки технологии и удешевления производства они спускались в компьютеры среднего класса, и наконец сегодня все это в полном объеме воплощается в рабочих станциях и персональных компьютерах. Все современные микропроцессоры, будь то Pentium III или РА-8600, Е2К или Power2 SuperChip, используют тот или иной вид параллельной обработки.

Для того чтобы лишний раз убедиться, что все новое - это хорошо забытое старое, достаточно лишь нескольких примеров. Уже в 1961 году создается компьютер IBM STRETCH, имеющий две принципиально важные особенности: опережающий просмотр вперед для выборки команд (при котором одновременно с текущей считываются команды, выполняемые позднее) и расслоение памяти на два банка - реализация параллелизма при работе с памятью. В 1963 году в Манчестерском университете разработан компьютер ATLAS, использующий конвейерный принцип выполнения команд. Выполнение команд разбито на четыре стадии: выборка команды, вычисление адреса операнда, выборка операнда и выполнение операции. Это позволило уменьшить время выполнения команд в среднем с 6 до 1,6 микросекунды. В1969 году Control Data Corporation выпускает компьютер CDC-7600 с восемью независимыми конвейерными функциональными устройствами.

Современные суперкомпьютерыА что же сейчас используют в мире? По каким направлениям идет развитие высокопроизводительной вычислительной техники? Таких направлений четыре.Векторно-конвейерные компьютерыДве главные особенности таких машин: наличие конвейерных функциональных устройств и набора векторных команд. В отличие от обычных команд векторные оперируют целыми массивами независимых данных, то есть команда вида А=В+С может означать сложение двух массивов, а не двух чисел. Характерный представитель данного направления - семейство векторно-конвейерных компьютеров CRAY, куда входят, например, CRAY EL, CRAY J90, CRAY T90 (в марте этого года американская компания TERA перекупила подразделение CRAY у компании Silicon Graphics, Inc.).

Массивно-параллельные компьютеры с распределенной памятьюИдея построения компьютеров этого класса тривиальна: серийные микропроцессоры соединяются с помощью сетевого оборудования - вот и все. Достоинств у такой архитектуры масса: если нужна высокая производительность, то можно добавить процессоры, а если ограничены финансы или заранее известна требуемая вычислительная мощность, то легко подобрать оптимальную конфигурацию. К этому же классу можно отнести и простые сети компьютеров, которые сегодня все чаще рассматриваются как дешевая альтернатива крайне дорогим суперкомпьютерам. (Правда, написать эффективную параллельную программу для таких сетей довольно сложно, а в некоторых случаях просто невозможно). К массивно-параллельным можно отнести компьютеры Intel Paragon, ASCI RED, IBM SP1, Parsytec, в какой-то степени IBM SP2 и CRAY T3D/T3E.Параллельные компьютеры с общей памятьюВся оперативная память в таких компьютерах разделяется несколькими одинаковыми процессорами, обращающимися к общей дисковой памяти. Проблем с обменом данными между процессорами и синхронизацией их работы практически не возникает. Вместе с тем главный недостаток такой архитектуры состоит в том, что по чисто техническим причинам число процессоров, имеющих доступ к общей памяти, нельзя сделать большим. В данное направление суперкомпьютеров входят многие современные SMP-компьютеры (Symmetric Multi Processing), например сервер НР9000 N-class или Sun Ultra Enterprise 5000.

Кластерные компьютерыЭтот класс суперкомпьютеров, строго говоря, нельзя назвать самостоятельным, скорее, он представляет собой комбинации предыдущих трех. Из нескольких процессоров, традиционных или векторно-конвейерных, и общей для них памяти формируется вычислительный узел. Если мощности одного узла недостаточно, создается кластер из нескольких узлов, объединенных высокоскоростными каналами. По такому принципу построены CRAY SV1, HP Exemplar, Sun StarFire, NEC SX-5, последние модели IBM SP2 и другие. В настоящее время именно это направление считается наиболее перспективным.

Два раза в год составляется список пятисот самых мощных вычислительных установок мира (его можно посмотреть в Интернете по адресу http://parallel.ru/top500.html). Согласно последней редакции списка top500, вышедшей в ноябре прошлого года, первое место занимает массивно-параллельный компьютер Intel ASCI Red. На второй позиции стоит компьютер ASCI Blue-Pacific от IBM, объединяющий 5808 процессоров PowerPC 604e/332MHz. Оба эти суперкомпьютера созданы в рамках американской национальной программы Advanced Strategic Computing Initiative, аббревиатура которой и присутствует в названии. Производительность компьютера, стоящего на последнем, 500-м, месте в списке самых мощных, составляет 33,4 миллиарда операций в секунду.

Если мощность существующих компьютеров поражает, то что говорить о планах. В декабре 1999 года корпорация IBM сообщила о новом исследовательском проекте общей стоимостью около 100 миллионов долларов, цель которого - построение суперкомпьютера, в 500 раз превосходящего по производительности самые мощные компьютеры сегодняшнего дня. Компьютер, имеющий условное название Blue Gene, будет иметь производительность порядка 1 PETAFLOPS (1015 операций в секунду) и использоваться для изучения свойств белковых молекул. Предполагается, что каждый отдельный процессор Blue Gene будет иметь производительность порядка 1 GFLOPS (109 операций в секунду). 32 подобных процессора будут помещены на одну микросхему. Компактная плата размером 2x2 фута будет вмещать 64 микросхемы, что по производительности не уступает упоминавшимся ранее суперкомпьютерам ASCI, занимающим площадь 8000 квадратных метров. Более того, 8 таких плат будут помещены в 6-футовую стойку, а вся система будет состоять из 64 стоек с суммарной производительностью 1 PFLOPS. Фантастика!

Вычислительный кластер Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова - минимальная стоимость, суперкомпьютерная производительность. В настоящий момент это самая мощная вычислительная система, установленная в вузе России.Суперкомпьютеры в РоссииИдеи построения собственных суперкомпьютерных систем существовали в России всегда. Еще в 1966 году М.А.Карцев выдвинул идею создания многомашинного вычислительного комплекса М-9 производительностью около миллиарда операций в секунду. В то время ни одна из машин мира не работала с такой скоростью. Однако, несмотря на положительную оценку министерства, комплекс М-9 промышленного освоения не получил.

Работы по созданию суперкомпьютерных систем и суперкомпьютерных центров ведутся в России и сейчас. Наиболее известна линия отечественных суперкомпьютеров МВС-1000, создаваемая в кооперации научно-исследовательских институтов Российской академии наук и промышленности. Супер-ЭВМ линии МВС-1000 - это мультипроцессорный массив, объединенный с внешней дисковой памятью, устройствами ввода/вывода информации и управляющим компьютером. Компьютеры МВС-1000 используют микропроцессоры Alpha 21164 (разработка фирмы DEC-Compaq) с производительностью до 1-2 миллиардов операций в секунду и оперативной памятью объемом 0,1-2 Гбайта.

Спектр научных и практических задач, решаемых на таком компьютере, может быть очень велик: расчет трехмерных нестационарных течений вязкосжимаемого газа, расчеты течений с локальными тепловыми неоднородностями в потоке, моделирование структурообразования и динамики молекулярных и биомолекулярных систем, решение задач линейных дифференциальных игр, расчет деформаций твердых тел с учетом процессов разрушения и многие другие. Одна из самых мощных систем линии МВС-1000, установленная в Межведомственном суперкомпьютерном центре, содержит 96 процессоров.

В последнее время в России, также как и во всем мире, активно используется кластерный подход к построению суперкомпьютеров. Покупаются стандартные компьютеры и рабочие станции, которые с помощью стандартных сетевых средств объединяются в параллельную вычислительную систему. По такому пути пошел, и, надо сказать, успешно, Научно-исследовательский вычислительный центр Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, создавший кластер из 12 двухпроцессорных серверов "Эксимер" на базе Intel Pentium III/500MHz (в сумме 24 процессора, более 3 Гбайт оперативной памяти, 66 Гбайт дисковой памяти). Сегодня это крупнейшая вычислительная установка в вузе России, предназначенная для поддержки фундаментальных научных исследований и образования. При минимальной стоимости вычислительный кластер НИВЦ МГУ показывает производительность 5,7 миллиарда операций в секунду при решении системы линейных алгебраических уравнений с плотной матрицей размером 16000x16000! В будущем планируется значительно увеличить мощность кластера как за счет добавления новых процессоров, так и за счет модернизации вычислительных узлов.

Вместо заключенияК сожалению, чудеса в нашей жизни случаются редко. Гигантская производительность параллельных компьютеров и супер-ЭВМ с лихвой компенсируется сложностью их использования. Да что там использование, иногда даже вопросы, возникающие вокруг суперкомпьютеров, ставят в тупик. Как вы думаете, верно ли утверждение: чем мощнее компьютер, тем быстрее на нем можно решить данную задачу? Ну, конечно же, нет... Простой бытовой пример. Если один землекоп выкопает яму за 1 час, то два землекопа справятся с задачей за 30 мин - в это еще можно поверить. А за сколько времени эту работу сделают 60 землекопов? Неужели за 1 минуту? Конечно же, нет! Начиная с некоторого момента они будут просто мешать друг другу, не ускоряя, а замедляя процесс. Так же и в компьютерах: если задача слишком мала, то мы будем дольше заниматься распределением работы, синхронизацией процессов, сборкой результатов и т. п., чем непосредственно полезной деятельностью.

Но все вопросы, сопровождающие суперкомпьютер, конечно же, решаются. Да, использовать суперкомпьютеры сложнее, чем персоналку: нужны дополнительные знания и технологии, высококвалифицированные специалисты, более сложная информационная инфраструктура. Написать эффективную параллельную программу намного сложнее, чем последовательную, да и вообще создание программного обеспечения для параллельных компьютеров - это центральная проблема суперкомпьютерных вычислений. Но без супер-ЭВМ сегодня не обойтись, и отрадно, что в нашей стране есть понимание необходимости развития этих технологий. Так, в ноябре прошлого года в Президиуме Российской академии наук состоялось открытие межведомственного суперкомпьютерного центра. В процессе становления суперкомпьютерные центры в Дубне, Черноголовке, Институте прикладной математики РАН им. М. В. Келдыша, Институте математического моделирования РАН, Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова. Создана и развивается линия отечественных суперкомпьютеров МВС-1000. Активно разворачивает свою деятельность Информационно-аналитический центр по параллельным вычислениям в сети Интернет WWW.PARALLEL.RU, осуществляющий информационную поддержку многих российских проектов. А иначе и нельзя. Параллельные вычисления и параллельные компьютеры - это реальность, и это уже навсегда. Доктор физико-математических наук В. Воеводин

www.bbs-group.spb.ru