През последните години компаниите за компютърен дизайн и производство работят неуморно. В резултат на това количеството технологии в света нараства експоненциално.

Най-мощните компютри

Съвсем наскоро светът не знаеше за DirectX10 и графиките на FarCry или NFS Underground 2 изглеждаха върхът на компютърните възможности. Някога дискът, способен да съхранява 600 мегабайта информация, изглеждаше като чудо на технологиите, но сега терабайтовите карти с памет са свободно достъпни.

В областта на суперкомпютрите се случва почти същото. През 1993 г. професорът от университета в Тенеси Джак Донгара излезе с идеята да създаде класация на най-мощните компютри в света. Оттогава този списък, наречен TOP500, се актуализира два пъти годишно: през юни и ноември.

Времето минава и лидерите в рейтингите на суперкомпютри от началото на 90-те вече са безбожно остарели дори по стандартите на обикновените потребители на компютри. И така, първият през 1993 г. беше CM-5/1024, сглобен от Thinking Machines: 1024 процесора с тактова честота 32 MHz, изчислителна скорост 59,7 гигафлопа - малко по-бърза от обикновен 8-ядрен компютър под бюрото ви. Кой е най-добрият компютър днес?

Sunway TaihuLight

Само преди пет години палмата по отношение на мощността постоянно се държеше от суперкомпютри, произведени в САЩ. През 2013 г. китайски учени заеха лидерството и очевидно няма да се откажат от него.

В момента най-мощният компютър в света се счита за Sunway TaihuLight (в превод „Божествената светлинна сила на езерото Тайху“), грандиозна машина с изчислителна скорост от 93 петафлопа (максимална скорост - 125,43 петафлопа). Това е 2,5 пъти по-мощен от предишния рекордьор - суперкомпютърът Tianhe-2, който се смяташе за най-мощния до юни 2016 г.

Sunway Taihulight има 10,5 милиона вградени ядра (40 960 процесора, всеки с 256 изчислителни и 4 контролни ядра).

Ето как изглежда най-мощният компютър за 2016 г

Цялото оборудване е разработено и произведено в Китай, докато процесорите на предишния най-мощен компютър са произведени от американската компания Intel. Цената на Sunway TaihuLight се оценява на 270 милиона долара. Суперкомпютърът се намира в Националния суперкомпютърен център на окръг Уси.

Рекордьори от минали години

До юни 2016 г. (и списъкът TOP500 се актуализира всеки юни и ноември) най-мощният и бърз компютър беше супермашината Tianhe-2 (в превод от китайски „Млечния път“), разработена в Китай в Университета за отбранителна наука и технологии през г. Changsha с помощта на компанията Inspur.

Мощността на Tianhe-2 осигурява 2507 трилиона операции в секунда (33,86 петафлопа в секунда), пиковата производителност е 54,9 петафлопа. Китайската разработка оглавява тази класация от стартирането си през 2013 г. – невероятно впечатляваща цифра!

Суперкомпютър Tianhe-2

Характеристиките на Tianhe-2 са следните: 16 хиляди възли, 32 хиляди 12-ядрени процесори Intel Xeon E5-2692 и 48 хиляди 57-ядрени ускорители Intel Xeon Phi 31S1P, което означава общо 3 120 000 ядра; 256 хиляди DDR3 RAM памети по 4 GB всяка и 176 000 GDDR5 8 GB памети - общо 2 432 000 GB RAM. Капацитетът на твърдия диск е повече от 13 милиона GB. Въпреки това, няма да можете да играете на него - той е предназначен единствено за компютър, а Milky Way 2 няма инсталирана видеокарта. По-специално, той помага при изчисленията за полагане на метрото и градското развитие.

Ягуар

Дълго време на върха на класацията беше суперкомпютърът Jaguar от САЩ. С какво се различава от останалите и какви са техническите му предимства?

Суперкомпютърът, наречен Jaguar, се състои от голям брой независими клетки, разделени на две секции - XT4 и XT5. Последният раздел съдържа точно 18688 изчислителни клетки. Всяка клетка съдържа два шест-ядрени процесора AMD Opteron 2356 с честота 2,3 GHz, 16 GB DDR2 RAM, както и рутер SeaStar 2+. Дори една клетка от този раздел би била достатъчна, за да създадете най-мощния компютър за игри. Разделът съдържа само 149 504 изчислителни ядра, огромно количество RAM - повече от 300 TB, както и производителност от 1,38 Petaflops и повече от 6 Petabytes дисково пространство.

Изграждане на компютърно чудовище

Дялът XT4 съдържа 7832 клетки. Техните характеристики са по-скромни от тези на предишната секция XT5: всяка клетка съдържа един шестядрен процесор с честота 2,1 GHz, 8 GB RAM и рутер SeaStar 2. Общо секцията има 31 328 изчислителни ядра и повече от 62 TB памет, както и пикова производителност от 263 TFLOPS и повече от 600 TB дисково пространство. Суперкомпютърът Jaguar работи със собствена операционна система Cray Linux Environment.

Още един компютър диша в гърба на Jaguar, рожба на IBM – Roadrunner. Най-мощното изчислително чудовище е способно да изчислява до 1000 000 000 000 операции в секунда. Той е разработен специално за Националната администрация за ядрена сигурност на Министерството на енергетиката в Лос Аламос. С помощта на този суперкомпютър те планират да наблюдават работата на всички ядрени инсталации, разположени в Съединените щати.

Пиковата скорост на обработка на Road Runner е около 1,5 петафлопа. Говорим за общ капацитет от 3456 оригинални триблейд сървъра, всеки от които е в състояние да изпълнява около 400 милиарда операции в секунда (т.е. 400 гигафлопа). Вътре в Roadrunner има около 20 хиляди високопроизводителни двуядрени процесори - 12 960 Cell Broadband Engine и 6948 AMD Opteron, плод на въображението на самата IBM. Такъв суперкомпютър има системна памет от 80 терабайта.

И така, колко място заема това чудо на техниката? Машината е разположена на площ от 560 кв.м. И цялото оборудване на отдела е опаковано в сървъри с оригинална архитектура. Цялото оборудване тежи около 23 тона. Така че, за да го транспортира, персоналът на Националната администрация по ядрена сигурност ще се нуждае от поне 21 големи трактора.

Няколко думи за това какво е петафлопс. Един петафлоп е приблизително равен на общата мощност на 100 хиляди модерни лаптопа. Ако се опитате да си представите, те могат да асфалтират път с дължина почти два километра и половина. Друго достъпно сравнение: в рамките на 46 години цялото население на планетата ще използва калкулатори, за да прави изчисления, които Roadrunner може да направи за един ден. Можете ли да си представите колко малко ще се нуждае от Sunway TaihuLigh, лидерът на нашия рейтинг?

Титан

През 2012 г. Националната лаборатория Оук Ридж на Министерството на енергетиката на САЩ пусна суперкомпютъра Titan, който е с мощност 20 петафлопа – с други думи, той може да извършва квадрилион операции с плаваща запетая за една секунда.

Titan е разработен от Cray. Освен Титан през последните години американски специалисти разработиха още два суперкомпютъра. Едната от тях - Mira - е предназначена за промишлени и научноизследователски нужди, а с помощта на другата - Sequoia - симулират тестове на ядрено оръжие. IBM Corporation стои зад всички тези разработки.

Най-мощният компютър в Русия

Уви, руската разработка „Ломоносов-2“, призната за най-мощния компютър в Русия, е едва на 41-во място в TOP500 (към юни 2016 г.). Базиран е в Научно-изчислителния център на Московския държавен университет. Мощността на домашния суперкомпютър е 1849 петафлопа, пиковата мощност е около 2,5 петафлопа. Брой ядра: 42 688.

Абонирайте се за нашия канал в Yandex.Zen

Суперкомпютър Титан

Хората все още не летят до Марс, ракът все още не е излекуван и не сме се отървали от пристрастяването към петрола. И все пак има области, в които човечеството е постигнало невероятен напредък през последните десетилетия. Изчислителната мощ на компютрите е само една от тях.

Два пъти годишно експерти от Националната лаборатория Лорънс Бъркли и Университета на Тенеси публикуват Топ 500, който предлага списък на най-мощните суперкомпютри в света.

Гледайки малко напред, ви предлагаме да опитате тези числа предварително: производителността на представителите на първите десет се измерва в десетки квадрилиони флопове. За сравнение: ENIAC, първият компютър в историята, имаше мощност от 500 флопа; Днес средният персонален компютър има стотици гигафлопа (милиарди флопа), iPhone 6 има приблизително 172 гигафлопа, а PS4 има 1,84 терафлопа (трилиона флопа).

Въоръжени с най-новите Топ 500 от ноември 2014 г., Naked Science решиха да разберат кои са 10-те най-мощни суперкомпютри в света и какви проблеми изискват такава огромна изчислителна мощност за решаване.

Местоположение: САЩ
Производителност: 3,57 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 6,13 петафлопа
Мощност: 1,4 MW

Като почти всички съвременни суперкомпютри, включително всеки от представените в тази статия, CS-Storm се състои от много процесори, обединени в една компютърна мрежа, базирана на принципа на масивна паралелна архитектура. В действителност тази система се състои от много стелажи („шкафове“) с електроника (възли, състоящи се от многоядрени процесори), които образуват цели коридори.

Cray CS-Storm е цяла серия от суперкомпютърни клъстери, но един от тях все още се откроява от останалите. По-конкретно, това е мистериозният CS-Storm, който се използва от правителството на САЩ за неизвестни цели и на неизвестно място.

Известно е, че американски служители закупиха изключително ефективна по отношение на консумацията на енергия (2386 мегафлопа на 1 ват) CS-Storm с общ брой ядра от почти 79 хиляди от американската компания Cray.

Уебсайтът на производителя обаче казва, че клъстерите CS-Storm са подходящи за високопроизводителни изчисления в областта на киберсигурността, геопространственото разузнаване, разпознаването на образи, обработката на сеизмични данни, рендирането и машинното обучение. Някъде в тази серия, използването на правителствения CS-Storm вероятно се е установило.

CRAY CS-STORM

9. Вулкан – Blue Gene/Q

Местоположение: САЩ
Производителност: 4,29 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 5,03 петафлопа
Мощност: 1,9 MW

„Вулкан“ е разработен от американската компания IBM, принадлежи към семейството на Blue Gene и се намира в Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор. Суперкомпютърът, собственост на Министерството на енергетиката на САЩ, се състои от 24 стелажа. Клъстерът започва работа през 2013 г.

За разлика от вече споменатия CS-Storm, сферата на приложение на Vulcan е добре известна – различни научни изследвания, включително в областта на енергетиката, като моделиране на природни явления и анализ на големи количества данни.

Различни научни групи и компании могат да получат достъп до суперкомпютъра, като подадат заявление до Центъра за иновации в областта на високопроизводителните изчисления (HPC Innovation Center), базиран в същата Ливърморска национална лаборатория.

Суперкомпютър Вулкан

8. Juqueen – Blue Gene/Q

Местоположение: Германия
Производителност: 5 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 5,87 петафлопа
Мощност: 2,3 MW

От пускането си през 2012 г. Juqueen е вторият най-мощен суперкомпютър в Европа и първият в Германия. Подобно на Vulcan, този суперкомпютърен клъстер е разработен от IBM като част от проекта Blue Gene и принадлежи към същото поколение Q.

Суперкомпютърът се намира в един от най-големите изследователски центрове в Европа в Юлих. Използва се съответно - за високопроизводителни изчисления в различни научни изследвания.

Суперкомпютър Juqueen

7. Stampede – PowerEdge C8220

Местоположение: САЩ
Производителност: 5,16 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 8,52 петафлопа
Мощност: 4,5 MW

Разположен в Тексас, Stampede е единственият клъстер в топ десет на Топ 500, който е разработен от американската компания Dell. Суперкомпютърът се състои от 160 стелажа.

Този суперкомпютър е най-мощният в света сред използваните изключително за изследователски цели. Достъпът до съоръженията на Stampede е отворен за научни групи. Клъстерът се използва в широк спектър от научни области - от прецизна томография на човешки мозък и прогнозиране на земетресения до идентифициране на модели в музиката и езиковите структури.

Суперкомпютърно бягство

6. Piz Daint – Cray XC30

Местоположение: Швейцария
Производителност: 6,27 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 7,78 петафлопа
Мощност: 2,3 MW

Швейцарският национален суперкомпютърен център (CSCS) разполага с най-мощния суперкомпютър в Европа. Piz Daint, кръстен на алпийската планина, е разработен от Cray и принадлежи към семейството XC30, в рамките на което е най-продуктивният.

Piz Daint се използва за различни изследователски цели, като например компютърни симулации в областта на физиката на високите енергии.

Суперкомпютър Piz Daint

5. Мира – Blue Gene/Q

Местоположение: САЩ
Производителност: 8,56 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 10,06 петафлопа
Мощност: 3,9 MW

Суперкомпютърът Mira е разработен от IBM като част от проекта Blue Gene през 2012 г. Отделът за високопроизводителни изчисления на Националната лаборатория в Аргон, в който се намира клъстерът, е създаден с правителствено финансиране. Смята се, че нарастването на интереса към суперкомпютърните технологии от Вашингтон в края на 2000-те и началото на 2010-те се дължи на съперничеството с Китай в тази област.

Разположен на 48 стелажа, Mira се използва за научни цели. Например, суперкомпютърът се използва за климатично и сеизмично моделиране, което позволява получаване на по-точни данни за прогнозиране на земетресения и изменение на климата.

Суперкомпютър Мира

4. K Компютър

Местоположение: Япония
Производителност: 10,51 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 11,28 петафлопа
Мощност: 12,6 MW

Разработен от Fujitsu и намиращ се в Института за физикохимични изследвания в Кобе, K Computer е единственият японски суперкомпютър, който се появява в първите десет на Топ 500.

По едно време (юни 2011 г.) този клъстер зае първа позиция в класацията, превръщайки се в най-производителния компютър в света за една година. А през ноември 2011 г. K Computer стана първият в историята, постигнал мощност над 10 петафлопа.

Суперкомпютърът се използва в редица изследователски задачи. Например за прогнозиране на природни бедствия (което е важно за Япония поради повишената сеизмична активност на региона и високата уязвимост на страната в случай на цунами) и компютърно моделиране в областта на медицината.

Суперкомпютър К

3. Sequoia – Blue Gene/Q

Местоположение: САЩ
Производителност: 17,17 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 20,13 петафлопа
Мощност: 7,8 MW

Най-мощният от четирите суперкомпютри от семейството Blue Gene/Q, които са в челната десетка на рейтинга, се намира в САЩ в Националната лаборатория в Ливърмор. IBM разработи Sequoia за Националната администрация за ядрена сигурност (NNSA), която се нуждаеше от високопроизводителен компютър за много специфична цел: симулиране на ядрени експлозии.

Заслужава да се отбележи, че реалните ядрени опити са забранени от 1963 г., а компютърната симулация е един от най-приемливите варианти за продължаване на изследванията в тази област.

Силата на суперкомпютъра обаче беше използвана за решаване на други, много по-благородни проблеми. Например клъстерът успя да постави рекорди в космологичното моделиране, както и в създаването на електрофизиологичен модел на човешкото сърце.

Суперкомпютър Sequoia

2. Titan – Cray XK7

Местоположение: САЩ
Производителност: 17,59 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 27,11 петафлопа
Мощност: 8,2 MW

Най-производителният суперкомпютър, създаван някога на Запад, както и най-мощният компютърен клъстер под марката Cray се намират в САЩ в Националната лаборатория Оук Ридж. Въпреки факта, че суперкомпютърът, с който разполага Министерството на енергетиката на САЩ, е официално достъпен за всякакви научни изследвания, през октомври 2012 г., когато беше пуснат Titan, броят на приложенията надхвърли всички граници.

Поради това в лабораторията Oak Ridge беше свикана специална комисия, която избра само 6 от най-напредналите проекти от 50 кандидатури. Сред тях, например, моделиране на поведението на неутроните в самото сърце на ядрен реактор, както и прогнозиране на глобалните климатични промени за следващите 1-5 години.

Въпреки изчислителната си мощ и внушителните размери (404 квадратни метра), Титан не издържа дълго на пиедестала. Само шест месеца след триумфа през ноември 2012 г. американската гордост в областта на високопроизводителните изчисления беше неочаквано изместена от роден на Изток, надминавайки предишните лидери в класацията по безпрецедентен начин.

Суперкомпютър Титан

1. Tianhe-2 / Млечен път-2

Местоположение: Китай
Производителност: 33,86 петафлопа
Теоретична максимална производителност: 54,9 петафлопа
Мощност: 17,6 MW

От първото си изстрелване Tianhe-2, или Млечният път-2, е лидер в Топ-500 за около две години. Това чудовище е почти два пъти по-мощно от номер 2 в класацията – суперкомпютърът TITAN.

Разработен от Научно-технологичния университет за отбрана на Народната освободителна армия и Inspur, Tianhe-2 се състои от 16 хиляди възли с общ брой ядра от 3,12 милиона. Оперативната памет на тази колосална структура, която заема 720 квадратни метра, е 1,4 петабайта, а устройството за съхранение е 12,4 петабайта.

Млечният път 2 е проектиран по инициатива на китайското правителство, така че не е изненадващо, че неговата безпрецедентна мощност изглежда служи на нуждите на държавата. Официално беше заявено, че суперкомпютърът се занимава с различни симулации, анализирайки огромни количества данни, както и осигурявайки националната сигурност на Китай.

Като се има предвид секретността, присъща на китайските военни проекти, може само да се гадае каква е употребата на Млечния път-2 от време на време в ръцете на китайската армия.

Суперкомпютър Tianhe-2

Начало → История на домашните компютърни технологии → Суперкомпютри

Суперкомпютри

Андрей Борзенко

Суперкомпютрите са най-бързите компютри. Основната им разлика от мейнфреймите е следната: всички ресурси на такъв компютър обикновено са насочени към решаване на една или поне няколко задачи възможно най-бързо, докато мейнфреймите като правило изпълняват доста голям брой задачи, които се конкурират с всяка друго. Бързото развитие на компютърната индустрия обуславя относителността на основното понятие – това, което преди десет години можеше да се нарече суперкомпютър, днес вече не попада под това определение. Съществува и хумористично определение за суперкомпютър: това е устройство, което свежда изчислителния проблем до входно-изходен проблем. Все пак има известна истина в това: често единственото тясно място в една високоскоростна система са I/O устройствата. Можете да разберете кои суперкомпютри в момента имат максимална производителност от официалния списък на петстотинте най-мощни системи в света - Top500 (http://www.top500.org), който се публикува два пъти годишно.

Във всеки компютър всички основни параметри са тясно свързани. Трудно е да си представим универсален компютър, който има висока производителност и оскъдна RAM, или огромна RAM и малко дисково пространство. Поради тази причина в момента суперкомпютрите се характеризират не само с максимална производителност, но и с максимално количество RAM и дискова памет. Осигуряването на подобни технически характеристики е доста скъпо – цената на суперкомпютрите е изключително висока. Кои задачи са толкова важни, че изискват системи, струващи десетки или стотици милиони долари? По правило това са фундаментални научни или инженерни изчислителни проблеми с широк спектър от приложения, чието ефективно решение е възможно само при наличието на мощни изчислителни ресурси. Ето само няколко области, в които възниква този тип проблем:

прогнози за времето, климата и глобалните промени в атмосферата;
материалознание;
конструиране на полупроводникови устройства;
свръхпроводимост;
структурна биология;
развитие на фармацевтични продукти;
човешка генетика;
квантова хромодинамика;
астрономия;
автомобилна индустрия;
транспортни задачи;
хидро- и газодинамика;
контролиран термоядрен синтез;
ефективност на системите за изгаряне на гориво;
проучване на нефт и газ;
изчислителни проблеми в науките за океана;
разпознаване и синтез на реч;
разпознаване на изображения.

Суперкомпютрите изчисляват много бързо благодарение не само на използването на най-модерната елементна база, но и на новите решения в системната архитектура. Основно място тук заема принципът на паралелна обработка на данни, който въплъщава идеята за едновременно (паралелно) изпълнение на няколко действия. Паралелната обработка има два вида: конвейер и действителен паралелизъм. Същността на тръбопроводната обработка е да се подчертаят отделните етапи на извършване на обща операция и всеки етап, след като приключи работата си, предава резултата на следващия, като същевременно приема нова част от входните данни. Очевидна печалба в скоростта на обработка се получава чрез комбиниране на предварително разпределени операции.

Ако определено устройство извършва една операция за единица време, тогава то ще извърши хиляда операции в хиляда единици. Ако има пет идентични независими устройства, способни да работят едновременно, тогава система от пет устройства може да извърши същите хиляда операции не за хиляда, а за двеста единици време. По подобен начин система от N устройства ще извърши същата работа за 1000/N единици време.

Разбира се, днес малко хора са изненадани от паралелизма в компютърната архитектура. Всички съвременни микропроцесори използват някаква форма на паралелна обработка, дори в рамките на един и същ чип. В същото време самите тези идеи се появиха много отдавна. Първоначално те са били внедрени в най-модерните и следователно единични компютри на своето време. Тук специалната заслуга е на IBM и Control Data Corporation (CDC). Говорим за такива иновации като битово-паралелна памет, битово-паралелна аритметика, независими входно-изходни процесори, команден конвейер, конвейерно независими функционални единици и др.

Обикновено думата „суперкомпютър“ се свързва с компютрите Cray, въпреки че днес това далеч не е така. Разработчикът и главният дизайнер на първия суперкомпютър беше Сиймор Крей, една от най-легендарните фигури в компютърната индустрия. През 1972 г. той напуска CDC и основава собствена компания Cray Research. Първият суперкомпютър, CRAY-1, е разработен четири години по-късно (през 1976 г.) и има векторна конвейерна архитектура с 12 конвейерни функционални единици. Пиковата производителност на Cray-1 беше 160 MT/s (12,5 ns тактово време), а 64-битовата RAM (която можеше да бъде разширена до 8 MB) имаше време на цикъл от 50 ns. Основната иновация беше, разбира се, въвеждането на векторни команди, които работят с цели масиви от независими данни и позволяват ефективно използване на тръбопроводни функционални устройства.

През 60-80-те години вниманието на световните лидери в производството на суперкомпютри беше насочено към производството на изчислителни системи, които бяха добри в решаването на големи обеми проблеми с плаваща запетая. Такива задачи не липсваха - почти всички бяха свързани с ядрени изследвания и аерокосмическо моделиране и се изпълняваха в интерес на армията. Желанието да се постигне максимална производителност за възможно най-кратко време означава, че критерият за оценка на качеството на една система не е нейната цена, а нейната производителност. Например суперкомпютърът Cray-1 тогава струваше от 4 до 11 милиона долара в зависимост от конфигурацията.

В началото на 80-90-те години. Студената война приключи и военните поръчки бяха заменени от търговски. По това време индустрията направи големи крачки в производството на серийни процесори. Те имаха приблизително същата изчислителна мощност като персонализираните, но бяха значително по-евтини. Използването на стандартни компоненти и променлив брой процесори направи възможно решаването на проблема с мащабируемостта. Сега, когато изчислителното натоварване се увеличи, беше възможно да се увеличи производителността на суперкомпютъра и неговите периферни устройства чрез добавяне на нови процесори и I/O устройства. Така през 1990 г. се появи суперкомпютърът Intel iPSC/860 с брой процесори, равен на 128, който показа производителност от 2,6 Gflops на теста LINPACK.

През ноември миналата година беше публикувано 18-ото издание на списъка на 500-те най-мощни компютри в света - Top500. Лидер в списъка все още е IBM Corporation (http://www.ibm.com), която притежава 32% от инсталираните системи и 37% от общата производителност. Интересна новина беше излизането на Hewlett-Packard на второ място по брой системи (30%). Освен това, тъй като всички тези системи са относително малки, общата им производителност е само 15% от целия списък. След сливането с Compaq се очаква новата компания да доминира в списъка. Следващи по брой компютри в списъка са SGI, Cray и Sun Microsystems.

Най-мощният суперкомпютър в света все още беше системата ASCI White (ще се върнем към нея по-късно), инсталирана в Ливърморската лаборатория (САЩ) и показваща производителност от 7,2 Tflops при теста LINPACK (58% от пиковата производителност). На второ място е системата Compaq AlphaServer SC, инсталирана в Питсбъргския суперкомпютърен център с производителност от 4 Tflops. Системата Cray T3E затваря списъка с LINPACK производителност от 94 Gflops.

Струва си да се отбележи, че списъкът вече включва 16 системи с производителност над 1 терафлопс, половината от които са инсталирани от IBM. Броят на системите, които са клъстери от малки SMP блокове, постоянно се увеличава - сега има 43 такива системи в списъка. Въпреки това по-голямата част от списъка все още е за масивни паралелни системи (50%), следвани от клъстери, състоящи се от големи SMP системи (29%).

Видове архитектури

Основният параметър за класифициране на паралелни компютри е наличието на споделена или разпределена памет. Нещо средно между тях са архитектурите, при които паметта е физически разпределена, но логически споделена. От хардуерна гледна точка се предлагат две основни схеми за реализиране на паралелни системи. Първият е няколко отделни системи, с локална памет и процесори, взаимодействащи в някаква среда чрез изпращане на съобщения. Второто са системи, които взаимодействат чрез споделена памет. Без да навлизаме в технически подробности засега, нека кажем няколко думи за видовете архитектури на съвременните суперкомпютри.

Идеята за масово паралелни системи с разпределена памет (Massively Parallel Processing, MPP) е доста проста. За тази цел се вземат обикновени микропроцесори, всеки от които е оборудван със собствена локална памет и е свързан чрез някакъв вид превключваща среда. Има много предимства на такава архитектура. Ако имате нужда от висока производителност, можете да добавите още процесори и ако финансите са ограничени или необходимата изчислителна мощност е известна предварително, тогава е лесно да изберете оптималната конфигурация. MPP обаче има и недостатъци. Факт е, че взаимодействието между процесорите е много по-бавно от обработката на данни от самите процесори.

В паралелни компютри със споделена памет цялата RAM се споделя между няколко идентични процесора. Това премахва проблемите от предишния клас, но добавя нови. Факт е, че броят на процесорите с достъп до споделена памет не може да бъде голям по чисто технически причини.

Основните характеристики на векторно-конвейерните компютри са, разбира се, конвейерни функционални единици и набор от векторни инструкции. За разлика от традиционния подход, векторните команди работят върху цели масиви от независими данни, което позволява ефективно зареждане на наличните конвейери.

Последното направление, строго погледнато, не е самостоятелно, а по-скоро комбинация от предходните три. Един изчислителен възел се формира от няколко процесора (традиционни или векторно-конвейерни) и тяхната обща памет. Ако получената изчислителна мощност не е достатъчна, тогава няколко възела се комбинират с високоскоростни канали. Както знаете, такава архитектура се нарича клъстер.

MPP системи

Масово паралелните мащабируеми системи са проектирани да решават проблеми с приложенията, които изискват голямо количество изчисления и обработка на данни. Нека ги разгледаме по-отблизо. По правило те се състоят от хомогенни изчислителни възли, включително:

един или повече централни процесори;
локална памет (директен достъп до паметта на други възли не е възможен);
комуникационен процесор или мрежов адаптер;
понякога твърди дискове и/или други входно/изходни устройства.

В допълнение към системата могат да се добавят специални I/O възли и контролни възли. Всички те са свързани чрез някаква комуникационна среда (високоскоростна мрежа, комутатор и др.). Що се отнася до ОС, има два варианта. В първия случай пълноценна ОС работи само на управляващата машина, докато всеки възел изпълнява силно намалена версия на ОС, осигуряваща само работата на клона на паралелното приложение, разположено в него. В друг случай всеки възел работи с пълноценна UNIX-подобна операционна система.

Броят на процесорите в системите с разпределена памет е теоретично неограничен. Използвайки такива архитектури, е възможно да се изградят мащабируеми системи, чиято производителност нараства линейно с броя на процесорите. Между другото, самият термин „масивно паралелни системи“ обикновено се използва за обозначаване на такива мащабируеми компютри с голям брой (десетки и стотици) възли. Мащабируемостта на изчислителната система е необходима за пропорционално ускоряване на изчисленията, но, уви, не е достатъчна. За да се получи адекватна печалба при решаването на проблем, е необходим и мащабируем алгоритъм, който може да зареди всички процесори на суперкомпютър с полезни изчисления.

Нека припомним, че има два модела за изпълнение на програми в многопроцесорни системи: SIMD (единичен поток от инструкции - множество потоци от данни) и MIMD (множество потоци от инструкции - множество потоци от данни). Първият предполага, че всички процесори изпълняват една и съща команда, но всеки върху собствените си данни. Във втория всеки процесор обработва свой собствен команден поток.

В системите с разпределена памет, за да се прехвърля информация от процесор към процесор, е необходим механизъм за предаване на съобщения през мрежа, свързваща изчислителни възли. За да се абстрахират от детайлите на функционирането на комуникационно оборудване и програма на високо ниво, обикновено се използват библиотеки за предаване на съобщения.

Суперкомпютри Intel

Intel Corporation (http://www.intel.com) е добре известна в света на суперкомпютрите. Мултипроцесорните компютри Paragon с разпределена памет са станали толкова класически, колкото компютрите с векторни конвейери на Cray Research.

Intel Paragon използва пет процесора i860 XP с тактова честота 50 MHz в един възел. Понякога в един възел се поставят процесори от различни типове: скаларни, векторни и комуникационни. Последният служи за освобождаване на основния процесор от извършване на операции, свързани с предаване на съобщения.

Най-важната характеристика на новата паралелна архитектура е видът на комуникационното оборудване. Двата най-важни показателя за работата на суперкомпютъра зависят от него: скоростта на пренос на данни между процесорите и разходите за предаване на едно съобщение.

Взаимната връзка е проектирана да осигурява високи скорости на съобщения с минимално забавяне. Той осигурява свързването на повече от хиляда разнородни възли по протежение на двуизмерна правоъгълна решетъчна топология. Въпреки това, за повечето разработки на приложения, всеки възел може да се счита за пряко свързан с всички други възли. Взаимосвързаността е мащабируема: пропускателната способност се увеличава с броя на възлите. При проектирането разработчиците се стремят да сведат до минимум участието в предаването на съобщения на онези процесори, които изпълняват потребителски процеси. За тази цел са въведени специални процесори за обработка на съобщения, които се намират на платката на възела и отговарят за обработката на протокола за съобщения. В резултат на това основните процесори на възлите не се разсейват от решаването на проблема. По-специално, няма скъпо превключване от задача към задача и решаването на приложни проблеми се извършва успоредно с обмена на съобщения.

Действителното предаване на съобщения се извършва от система за маршрутизиране, базирана на компонентите на маршрутизатора на мрежовите възли (Mesh Router Components, MRC). За MRC достъп на даден възел до неговата памет, възелът също има специален интерфейсен мрежов контролер, който е персонализиран VLSI, който осигурява едновременно предаване към и от паметта на възела, както и наблюдение на грешки по време на предаване на съобщения.

Модулният дизайн на Intel Paragon не само поддържа скалируемост. Това ни позволява да разчитаме на факта, че тази архитектура ще служи като основа за нови компютри, базирани на други микропроцесори или използващи нови технологии за съобщения. Мащабируемостта също разчита на балансиране на различните блокове на суперкомпютъра на различни нива; в противен случай, тъй като броят на възлите се увеличава, някъде в системата може да се появи тясно място. По този начин скоростта и капацитетът на паметта на възлите са балансирани с честотната лента и латентността на свързването, а производителността на процесорите вътре в възлите е балансирана с честотната лента на кеш паметта и RAM и т.н.

Доскоро един от най-бързите компютри беше Intel ASCI Red – рожбата на Accelerated Strategic Computing Initiative ASCI (Accelerated Strategic Computing Initiative). Трите най-големи национални лаборатории на САЩ (Ливърмор, Лос Аламос и Сандия) участват в тази програма. Създаден за Министерството на енергетиката на САЩ през 1997 г., ASCI Red съчетава 9152 процесора Pentium Pro, има 600 GB обща RAM памет и обща производителност от 1800 милиарда операции в секунда.

Суперкомпютри IBM

Когато на компютърния пазар се появиха универсални системи с мащабируема паралелна архитектура SP (Scalable POWER parallel) от IBM Corporation (http://www.ibm.com), те бързо набраха популярност. Днес такива системи работят в различни области на приложение, като изчислителна химия, анализ на аварии, проектиране на електронни схеми, сеизмичен анализ, моделиране на резервоари, подкрепа за вземане на решения, анализ на данни и онлайн обработка на транзакции. Успехът на SP системите се определя преди всичко от тяхната гъвкавост, както и от гъвкавостта на архитектурата, базирана на модел на разпределена памет с предаване на съобщения.

Най-общо казано, SP суперкомпютърът е мащабируема, масово паралелна изчислителна система с общо предназначение, състояща се от набор от RS/6000 базови станции, свързани чрез превключвател с висока производителност. Наистина, кой не знае например суперкомпютъра Deep Blue, който успя да победи Гари Каспаров на шах? Но една от неговите модификации се състои от 32 възела (IBM RS/6000 SP), базирани на 256 процесора P2SC (Power Two Super Chip).

Фамилията RS/6000 е второто поколение компютри на IBM, базирани на архитектурата с ограничен набор от инструкции (RISC), разработена от корпорацията в края на 70-те години. С тази концепция се използва много прост набор от команди за извършване на цялата работа в една компютърна система. Тъй като командите са прости, те могат да се изпълняват при много високи скорости и също така осигуряват по-ефективно изпълнение на изпълнимата програма. Фамилията RS/6000 е базирана на POWER архитектурата (Performance Optimized by Advanced RISC architecture) и нейните производни - PowerPC, P2SC, POWER3 и др. Тъй като POWER архитектурата съчетава концепции за RISC архитектура с някои по-традиционни концепции, резултатът е система с оптимална обща производителност.

Системата RS/6000 SP осигурява мощността на множество процесори за решаване на най-сложните компютърни проблеми. SP превключващата система е най-новата иновация на IBM в междупроцесорната комуникация с висока честотна лента и без забавяне за ефективно паралелно изчисление. Няколко вида процесорни възли, променливи размери на рамки (рейк) и разнообразие от допълнителни I/O възможности гарантират избора на най-подходящата системна конфигурация. SP се поддържа от водещи доставчици на софтуер в области като паралелни бази данни и обработка на транзакции в реално време, както и големи доставчици на технически софтуер в области като сеизмична обработка и инженерно проектиране.

IBM RS/6000 SP подобрява възможностите на приложенията с паралелна обработка. Системата премахва ограниченията на производителността и помага да се избегнат проблеми, свързани с мащабирането и наличието на неделими, отделно изпълнени фрагменти. С над хиляда клиенти, инсталирани по целия свят, SPs предоставят решения за сложни и големи технически и търговски приложения.

Главното устройство на SP е процесорен възел, който има RS/6000 архитектура на работна станция. Има няколко вида SP възли: Тънки, Широки, Високи, различаващи се по редица технически параметри. Например високите възли, базирани на POWER3-II, включват до 16 процесора и до 64 GB памет, но тънките възли позволяват не повече от 4 процесора и 16 GB памет.

Системата е мащабируема до 512 възела, като има възможност за комбиниране на различни типове възли. Възлите са инсталирани в стелажи (до 16 възли във всеки). SP може да мащабира дисковете почти линейно заедно с процесорите и паметта, позволявайки истински достъп до терабайти памет. Това увеличение на мощността улеснява изграждането и разширяването на системата.

Възлите са свързани помежду си чрез високопроизводителен комутатор (IBM high-performance switch), който има многостепенна структура и работи с комутация на пакети.

Всеки SP възел работи с пълна AIX операционна система, което ви позволява да използвате хиляди вече съществуващи AIX приложения. Освен това системните възли могат да се комбинират в групи. Например няколко възела могат да действат като Lotus Notes сървъри, докато всички останали обработват паралелна база данни.

Управлението на големи системи винаги е предизвикателна задача. SP използва единична графична конзола за тази цел, която показва състоянията на хардуера и софтуера, изпълняваните задачи и потребителската информация. Системният администратор, използвайки такава конзола (контролна работна станция) и софтуерния продукт PSSP (Програми за поддръжка на паралелни системи), прикрепен към SP, решава задачи за управление, включително управление на защита с парола и потребителски разрешения, отчитане на изпълнени задачи, управление на печат, мониторинг на системата , стартиране и изключване на системата.

Най-доброто

Както вече беше отбелязано, според Top500 (таблица) най-мощният суперкомпютър на нашето време е ASCI White, който заема площ с размерите на две баскетболни игрища и е инсталиран в Националната лаборатория в Ливърмор. Той включва 512 SMP възли, базирани на 64-битови POWER3-II процесори (за общо 8192 процесора) и използва нова комуникационна технология Colony с пропускателна способност от приблизително 500 MB/s, което е почти четири пъти по-бързо от SP с висока производителност превключвател.

Топ 10 Top500 (18-то издание)

Позиция	производител	компютър	Където е инсталиран	Страна	година	Брой процесори
1	IBM	ASCI бяло		САЩ	2000	8192
2	Compaq	AlphaServer SC	Суперкомпютърен център в Питсбърг	САЩ	2001	3024
3	IBM	SP мощност 3	Институт за енергийни изследвания NERSC	САЩ	2001	3328
4	Intel	ASCI червено	Национална лаборатория Sandia	САЩ	1999	9632
5	IBM	ASCI Blue Pacific	Ливърморска национална лаборатория	САЩ	1999	5808
6	Compaq	AlphaServer SC		САЩ	2001	1536
7	Хитачи	SR8000/MPP	Токийски университет	Япония	2001	1152
8	SGI	ASCI Синята планина	Национална лаборатория в Лос Аламос	САЩ	1998	6144
9	IBM	SP мощност 3	Океанографски център NAVOCEANO	САЩ	2000	1336
10	IBM	SP мощност 3	Германска метеорологична служба	Германия	2001	1280

Архитектурата на новия суперкомпютър е базирана на доказана масивна паралелна RS/6000 архитектура и осигурява производителност от 12,3 терафлопа (трилиона операции в секунда). Системата включва общо 8 TB RAM, разпределени между 16-процесорни SMP възли и 160 TB дискова памет. Доставката на системата от лабораториите на IBM в щата Ню Йорк до Ливърмор, Калифорния, изисква 28 камиона с ремаркета.

Всички системни възли работят с AIX OS. Суперкомпютърът се използва от учени от Министерството на енергетиката на САЩ, за да управляват сложни 3D модели, за да предпазят ядрените оръжия. Всъщност ASCI White е третата стъпка в пететапната програма на ASCI, която планира да създаде нов суперкомпютър през 2004 г. Най-общо казано, ASCI White се състои от три отделни системи, от които White е най-голямата (512 възела, 8192 процесора), и има също Ice (28 възли, 448 процесора) и Frost (68 възли, 1088 процесора).

Предшественикът на ASCI White беше суперкомпютърът Blue Pacific (друго име за ASCI Blue), който включваше 1464 четирипроцесорни възли, базирани на PowerPC 604e/332 MHz кристали. Възлите са свързани в една система с помощта на кабели с обща дължина близо пет мили, а площта на компютърната зала е 8 хиляди квадратни фута. Системата ASCI Blue се състои от общо 5856 процесора и осигурява пикова производителност от 3,88 терафлопа. Общото количество RAM е 2,6 TB.

Един суперкомпютър се състои от километри кабели.

Националният център за атмосферни изследвания на САЩ (NCAR) избра IBM за доставчик на най-мощния суперкомпютър в света, предназначен да предсказва изменението на климата. Системата, известна като Blue Sky, ще увеличи възможностите на NCAR за климатично моделиране с порядък, когато започне да функционира напълно тази година. Ядрото на Blue Sky ще бъде суперкомпютърът IBM SP и системите IBM eServer p690, с чието използване ще се постигне пикова производителност от почти 7 Tflops при обем на дисковата подсистема IBM SSA от 31,5 TB.

Суперкомпютърът, наречен Blue Storm, се създава по поръчка на Европейския център за средносрочни прогнози за времето (ECMWF). Blue Storm ще бъде два пъти по-мощен от ASCI White. За да го създадете, имате нужда от 100 IBM eServer p690 сървъра, известен също като Regatta. Всяка системна единица с размерите на хладилник съдържа повече от хиляда процесора. През 2004 г. Blue Storm ще бъде оборудван с ново поколение p960 сървъри, което ще го направи двойно по-мощен. Суперкомпютърът ще работи с AIX OS. Първоначално общият капацитет на устройствата Blue Storm ще бъде 1,5 петабайта, а изчислителната мощност - около 23 терафлопа. Системата ще тежи 130 тона и ще бъде 1700 пъти по-мощна от шахматния суперкомпютър Deep Blue.

Изследователите на IBM работят с Националната лаборатория в Ливърмор върху компютрите Blue Gene/L и Blue Gene/C. Тези компютри са част от 5-годишния проект Blue Gene, започнал още през 1999 г. за изследване на протеини, в който са инвестирани $100 млн. Създаването на нов суперкомпютър Blue Gene/L (200 терафлопа) ще приключи през 2004 г. - за шест месеца - година по-рано от очакваното завършване на работата по по-мощния компютър Blue Gene/C (1000 терафлопа). Така проектната производителност на Blue Gene/L ще надхвърли комбинираната производителност на 500-те най-мощни компютъра в света. В същото време новият суперкомпютър заема площ, равна само на половин тенис корт. Инженерите на IBM също работиха за намаляване на потреблението на енергия - успяха да го намалят 15 пъти.

Бележки

LINPACK тестове.
Бенчмарковете на LINPACK се основават на решаване на система от линейни уравнения с плътна матрица от коефициенти върху реално числово поле, като се използва елиминиране на Гаус. Реалните числа обикновено се представят с пълна точност. Поради големия брой операции върху реални числа, резултатите от LINPACK се считат за еталон за производителността на хардуерни и софтуерни конфигурации в области, които интензивно използват сложни математически изчисления.

Земен симулатор.
Според списание New Scientist в новата, 19-та версия на списъка Top500 на суперкомпютрите, суперкомпютърната система за проекта Earth Simulator на NEC Corporation ще заеме първо място. Той е инсталиран в Японския институт за земни науки (Yokohama Institute for Earth Sciences) в Канагава, префектура Йокохама. Разработчиците твърдят, че пиковата му производителност може да достигне 40 Tflops.

Суперкомпютърът Earth Simulator е предназначен да симулира изменението на климата въз основа на данни, получени от сателити. Според представители на NEC високата компютърна производителност се постига чрез използването на специално проектирани векторни процесори. Системата се базира на 5120 такива процесора, комбинирани в 640 SX-6 възела (8 процесора всеки). Суперкомпютърът работи с SUPER-UX OS. Инструментите за разработка включват компилатори за езици C/C++, Fortran 90 и HPF, както и инструменти за автоматична векторизация, реализация на интерфейса MPI-2 и математическата библиотека ASL/ES. Цялата машина заема площ от три тенис корта (50 на 65 м) и използва няколко километра кабел.

Суперкомпютърът K Computer, който преди заемаше първо място, беше изместен на трето място. Производителността му е 11,28 Pflops (виж Фигура 1). Нека припомним, че FLOPS (Операции с плаваща запетая в секунда, FLOPS) е единица за измерване на производителността на компютъра, която показва колко операции с плаваща запетая в секунда може да изпълни дадена изчислителна система.

K Computer е съвместна разработка на Rikagaku Kenkiyo Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) и Fujitsu. Той е създаден като част от инициативата за високопроизводителна компютърна инфраструктура, ръководена от японското министерство на образованието, културата, спорта, науката и технологиите (MEXT). Суперкомпютърът е инсталиран на територията на Института за напреднали компютърни науки в японския град Кобе.

Суперкомпютърът е базиран на архитектура с разпределена памет. Системата се състои от повече от 80 000 изчислителни възли и се помещава в 864 стелажа, всеки от които побира 96 изчислителни възли и 6 I/O възли. Възлите, всеки от които съдържа по един процесор и 16 GB RAM, са свързани помежду си в съответствие с топологията „шестмерна верига / тор“. Системата използва общо 88 128 осемядрени процесора SPARC64 VIIIfx (705 024 ядра), произведени от Fujitsu по 45 nm технология.

Този суперкомпютър с общо предназначение осигурява високи нива на производителност и поддръжка за широк набор от приложения. Системата се използва за провеждане на изследвания в областта на изменението на климата, предотвратяването на бедствия и медицината.

Уникалната система за водно охлаждане намалява вероятността от повреда на оборудването и намалява общата консумация на енергия. Икономията на енергия се постига чрез използването на високоефективно оборудване, система за комбинирано производство на топлина и електричество и набор от слънчеви панели. В допълнение, механизмът за повторно използване на отпадъчни води от охладителя намалява отрицателното въздействие върху околната среда.

Сградата, в която се намира K Computer, е устойчива на земетресения и може да издържи земетресения с магнитуд 6 или повече по японската скала (0-7). За по-ефективно разполагане на стелажи за оборудване и кабели, третият етаж с размери 50 × 60 m е напълно освободен от носещи колони. Съвременните строителни технологии позволяват да се осигури приемливо ниво на натоварване (до 1 t/m2) за монтаж на стелажи, чието тегло може да достигне 1,5 тона.

СУПЕРКОМПЮТЪР SEQUOIA

Суперкомпютърът Sequoia, инсталиран в Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор. Лорънс, има производителност от 16,32 Pflops и се нарежда на второ място в класацията (виж Фигура 2).

Този петафлопов суперкомпютър, разработен от IBM на базата на Blue Gene/Q, е създаден за Националната администрация за ядрена сигурност на САЩ (NNSA) като част от програмата Advanced Simulation and Computing.

Системата се състои от 96 стелажа и 98 304 изчислителни възли (1024 възела на стелаж). Всеки възел включва 16-ядрен процесор PowerPC A2 и 16 GB DDR3 RAM. Общо се използват 1 572 864 процесорни ядра и 1,6 PB памет. Възлите са свързани помежду си в съответствие с топологията на "петизмерния тор". Площта, която заема системата е 280 m2. Общата консумация на енергия е 7,9 MW.

Суперкомпютърът Sequoia беше първият в света, който извърши научни изчисления, изискващи повече от 10 Pflops изчислителна мощност. Така системата за космологична симулация на HACC изисква около 14 Pflops, когато работи в режим на 3,6 трилиона частици, а при изпълнение на кода на проекта Cardiod за симулиране на електрофизиологията на човешкото сърце, производителността достига почти 12 Pflops.

СУПЕРКОМПЮТЪР ТИТАН

Суперкомпютърът Titan, инсталиран в Националната лаборатория Оук Ридж (ORNL) в САЩ, беше признат за най-бързия суперкомпютър в света. В бенчмарк тестовете на Linpack неговата производителност беше 17,59 Pflops.

Titan прилага хибридна CPU-GPU архитектура (вижте Фигура 3). Системата се състои от 18 688 възела, всеки оборудван с 16-ядрен процесор AMD Opteron и графичен ускорител Nvidia Tesla K20X. Използват се общо 560 640 процесора. Titan е актуализация на предишния суперкомпютър Jaguar на ORNL и заема същите сървърни шкафове (обща площ от 404 m2).

Възможността за използване на съществуващи системи за захранване и охлаждане спести приблизително 20 милиона долара по време на строителството. Консумацията на енергия на суперкомпютъра е 8,2 MW, което е с 1,2 MW повече от Jaguar, докато производителността му при операции с плаваща запетая е почти 10 пъти по-висока.

Titan ще се използва предимно за провеждане на изследвания в науката за материалите и ядрената енергия, както и изследвания, свързани с подобряване на ефективността на двигателите с вътрешно горене. Освен това ще се използва за моделиране на изменението на климата и за анализ на потенциални стратегии за справяне с отрицателните му въздействия.

„НАЙ-ЗЕЛЕНИЯТ“ СУПЕРКОМПЮТЪР

В допълнение към рейтинга Top500, насочен към идентифициране на най-високопроизводителната система, има рейтинг Green500, който признава „най-екологичните“ суперкомпютри. Тук за основа се взема показателят за енергийна ефективност (Mflops/W). В момента (последното издание на рейтинга е ноември 2012 г.) лидерът на Green500 е суперкомпютърът Beacon (253-то място в Top500). Показателят му за енергийна ефективност е 2499 Mflops/W.

Beacon се захранва от копроцесори Intel Xeon Phi 5110P и процесори Intel Xeon E5-2670, така че пиковата производителност може да достигне 112 200 Gflops с обща консумация на енергия от 44,9 kW. Копроцесорите Xeon Phi 5110P осигуряват висока производителност с ниска консумация на енергия. Всеки копроцесор има 1 терафлопс мощност (двойна точност) и поддържа до 8 GB GDDR5 памет с 320 Gbps честотна лента.

Системата за пасивно охлаждане на Xeon Phi 5110P е оценена на 225 W TDP, което е идеално за сървъри с висока плътност.

СУПЕРКОМПЮТЪР EURORA

Въпреки това през февруари 2013 г. се появиха съобщения, че суперкомпютърът Eurora, разположен в Болоня (Италия), надминава Beacon по енергийна ефективност (3150 Mflops/watt срещу 2499 Mflops/W).

Eurora е изградена от Eurotech и се състои от 64 възела, всеки от които включва два процесора Intel Xeon E5-2687W, два GPU ускорителя Nvidia Tesla K20 и друг хардуер. Размерите на такъв възел не надвишават размерите на лаптоп, но тяхната производителност е 30 пъти по-висока, а консумацията на енергия е 15 пъти по-ниска.

Високата енергийна ефективност в Eurora се постига чрез използването на няколко технологии. Водното охлаждане има най-голям принос. По този начин всеки суперкомпютърен възел е един вид сандвич: централно оборудване в долната част, воден топлообменник в средата и друг електронен модул в горната част (вижте Фигура 4).

Такива високи резултати се постигат благодарение на използването на материали с добра топлопроводимост, както и широка мрежа от охлаждащи канали. При инсталиране на нов изчислителен модул неговите канали се комбинират с каналите на охладителната система, което ви позволява да променяте конфигурацията на суперкомпютъра в зависимост от конкретните нужди. Според производителите рискът от течове е елиминиран.

Елементите на суперкомпютъра Eurora се захранват от 48-волтови източници на постоянен ток, чието въвеждане намали броя на енергийните преобразувания. И накрая, топлата вода, отстранена от компютърното оборудване, може да се използва за други цели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Суперкомпютърната индустрия се развива активно и поставя все нови и нови рекорди за производителност и енергийна ефективност. Трябва да се отбележи, че именно в тази индустрия, както никъде другаде, технологиите за течно охлаждане и 3D моделиране са широко използвани днес, тъй като специалистите са изправени пред задачата да сглобят супермощна изчислителна система, която да може да функционира в ограничен обем с минимални загуби на енергия.

Юрий Хомуцки- главен инженер проект в I-Teco. С него може да се свържете на: [имейл защитен]. Статията използва материали от интернет портала за центрове за данни „www.AboutDC.ru - Решения за центрове за данни“.

Време за четене: 2 минути.

Досега човечеството не е стигнало до купищата отпадъци на Марс, не е изобретило еликсира на младостта, автомобилите все още не могат да се издигнат над земята, но има няколко области, в които все пак сме успели. Създаването на мощни суперкомпютри е точно такава област. За да оцените мощността на компютъра, трябва да определите кой ключов параметър е отговорен за тази характеристика. Този параметър е flops - стойност, която показва колко операции може да извърши компютърът за една секунда. Именно на базата на тази стойност нашето списание Big Rating класира най-мощните компютри в света за 2017 г.

Суперкомпютърна мощност - 8.1 Pflop/sec

Този компютър съхранява данни, които отговарят за сигурността на военната структура на Съединените щати, а също така отговаря за състоянието на готовност за ядрена атака, ако е необходимо. Преди две години тази машина беше една от най-мощните и скъпи в света, но днес Trinity е заменена от по-нови устройства. Системата, на която работи този суперкомпютър, е Cray XC40, благодарение на която устройството може да „изпълни“ такъв брой операции в секунда.

Мира

Суперкомпютърна мощност – 8.6 Pflop/sec

Cray пусна още един суперкомпютър, Mira. Министерството на енергетиката на САЩ нареди производството на тази машина, за да координира работата си. Областта, в която работи Мира, е индустрията и развитието на изследователския потенциал. Този суперкомпютър може да изчисли 8,6 петафлопа в секунда.

Суперкомпютърна мощност – 10.5 Pflop/sec

Името на това устройство веднага описва мощността, японската дума "kei" (K) означава десет квадрилиона. Тази цифра почти точно описва производствения му капацитет – 10,5 петафлопа. Акцентът на този суперкомпютър е неговата охладителна система. Използва се водно охлаждане, което намалява разхода на енергийни резерви и намалява скоростта на сглобяване.

Суперкомпютърна мощност – 13.6 Pflop/sec

Fujitsu, компания от Страната на изгряващото слънце, не спря работа, след като пусна суперкомпютъра K Computer, те веднага започнаха нов проект. Този проект беше суперкомпютърът Oakforest-Pacs, който се класифицира като ново поколение машини (поколение Knights landing). Разработката му е възложена от Токийския университет и Университета Цукуба. Според първоначалния план паметта на устройството трябваше да бъде 900 TB, а производителността на Oakforest-Pacs да бъде 25 квадрилиона операции в секунда. Но поради липса на финансиране много аспекти не бяха финализирани, така че мощността на суперкомпютъра беше 13,6 петафлопа в секунда.

Кори

Суперкомпютърна мощност – 14 Pflop/sec

Миналата година Cori беше на шесто място в списъка на най-мощните суперкомпютри в света, но с лудата скорост на развитие на технологиите загуби една позиция. Този суперкомпютър се намира в САЩ, в Националната лаборатория на Лорънс Бъркли. Учени от Швейцария, с помощта на Кори, успяха да разработят 45-кубитова квантова изчислителна машина. Производственият капацитет на този суперкомпютър е 14 петафлопа в секунда.

Суперкомпютърна мощност – 17.2 Pflop/sec

Учени от цял свят отдавна са единодушни, че Sequoia е най-бързият суперкомпютър на планетата. И това не е просто така, защото той е в състояние да извърши аритметични изчисления, които биха отнели на 6,7 милиарда души 320 години за една секунда. Размерът на машината е наистина невероятен - тя заема повече от 390 квадратни метра и включва 96 стелажа. Шестнадесет хиляди трилиона операции или с други думи 17,2 петафлопа е производственият капацитет на този суперкомпютър.

Титан

Суперкомпютърна мощност – 17.6 Pflop/sec

Освен че е един от най-бързите суперкомпютри на планетата, той е и много енергийно ефективен. Показателят за енергийна ефективност е 2142,77 мегафлопа на ват необходима за консумация енергия. Причината за тази ниска консумация на енергия е ускорителят на Nvidia, който осигурява до 90% от мощността, необходима за изчисления. В допълнение, ускорителят на Nvidia значително намали площта, заета от този суперкомпютър, сега той се нуждае само от 404 квадратни метра.

Суперкомпютърна мощност – 19.6 Pflop/sec

Първото изстрелване на това устройство се състоя през 2013 г. в Швейцария, в град Лугано. Сега геолокацията на този суперкомпютър е Швейцарският национален суперкомпютърен център. Piz Daint е комбинация от всички най-добри характеристики на горните машини, има много висока енергийна ефективност и е много бърз в изчисленията. Само една характеристика оставя много да се желае - размерите на този суперкомпютър, той заема 28 огромни стелажа. Piz Daint е способен на 19,6 петафлопа изчислителна мощност в секунда.

Суперкомпютърна мощност – 33.9 Pflop/sec

Това устройство има романтичното име Tianhe, което на китайски означава „Млечен път“. Tianhe-2 беше най-бързият компютър в списъка на 500-те най-бързи и най-мощни суперкомпютри. Може да изчисли 2507 аритметични операции, което в петафлопс е 33,9 Pflops/сек. Специализацията, в която се използва този компютър, е строителството, той изчислява операциите, свързани с изграждането и полагането на пътища. От първото си пускане през 2013 г. този компютър не губи позицията си в списъците, което доказва, че е една от най-добрите машини в света.

Суперкомпютърна мощност – 93 Pflop/sec

Sunway TaihuLight е най-бързият суперкомпютър в света, освен с огромната си изчислителна скорост, той е известен и с огромните си размери - заема площ от повече от 1000 квадратни метра. Международната конференция през 2016 г., която се проведе в Германия, призна този суперкомпютър за най-бързия в света и все още няма сериозен конкурент в това отношение. Неговата скорост е три пъти по-висока от Tianhe-2, най-близкият суперкомпютър в това отношение!

Технологичният прогрес не стои неподвижен, той се развива с космическа скорост, засяга много аспекти на човешкия живот и има много както положителни, така и отрицателни страни. Различни видове технологии вече са достъпни за хората: компютри, роботи и инструменти. Но основната цел на всяко оборудване е да опрости живота на човек; технологиите не трябва да се превръщат в безсмислено забавление, което само ще ви губи времето.