Mikä on supertietokone? Kymmenen supertietokonetta maailmassa

Mainos

Supertietokoneen sanakirjan määritelmä on ”erityisen tehokas keskusyksikkö”.

Supertietokoneen ”teho” määritetään kuinka moni toiminnot, jotka järjestelmä voi käsitellä sekunnissa.

Tämä on laaja määritelmä muuttuvalla tavoitepisteellä joka kerta tietotekniikka etenee. nopeimmat henkilökohtaiset tietokoneet tänään prosessoivat toimia nopeudella, jonka supertietokoneet suorittivat useita vuosikymmeniä sitten. Se on kuinka nopeasti tämä tekniikka muuttuu.

Joten mikä oikeastaan ​​on supertietokone?

Katsotaanpa syvemmälle, millaiset supertietokoneet näyttävät tänään.

Maailman tehokkain supertietokone

Useiden vuosien ajan Yhdysvallat, Kiina ja Japani taistelivat ollakseen maa, joka omisti maailman nopeimman supertietokoneen. ”Nopea” määritetään petaflops-lukumäärän avulla, jonka tietokonejärjestelmä voi suorittaa. petaflop on tuhat teraflopsia tai yksi kvadriljoona liukulukuoperaatio sekunnissa PC: n vertailutestit: mitä ne ovat, ja ovatko ne tosiasiallisesti tärkeitä?Internetissä on runsaasti teknisiä sivustoja, jotka käsittelevät vertailuarvoja - joukko kaavioita ja numeroita melkein kaikille markkinoilla oleville laitteille. Mutta mitä ne tarkoittavat?

Lue lisää .

Vuoteen 2013 mennessä kaksi olemassa olevaa tehokkainta supertietokonetta oli:

• Cray Titan Oak Ridgessä, ylpeilemällä 17,59 petaflopsin käsittelykyvyllä.
• IBM Sequoia Livermore Labs -yrityksessä, ajaen 17.17 petaflopsia.

Samana vuonna Kiina otti kuitenkin juoksemisen vastaan NUDT Tianhe-2 Kantonissa, jolla on mahtava 33,86 petaflopsia. Tämä järjestelmä oli kuningas, vuoteen 2016 asti, jolloin Sunway TaihuLight Wuxissa Kiina voitti lopulta palkinnon vaikuttavalla 93.01 petaflopsilla.

Mukaan TOP500, seuraavan supertietokoneiden kuninkaan tulisi olla Kokous. Tämä on supertietokone Oak Ridge National Lab -yrityksessä, jonka odotetaan käynnistyvän kesällä 2018.

Katse syvemmälle supertietokoneelle

Nyt kun tiedät nykyisen supertietokonekilpailun tilan, tarkastellaan lähemmin näiden vaikuttavien tekniikan ihmeiden sisäistä toimintaa. Tutkitaan Sunway Taihulight.

Taihulight on erittäin tehokas tietokone, jolla on seuraava suorittimen arkkitehtuuri:

• 1,45 GHz SW26010 -prosessorit, jokaisessa neljä ydinryhmät Mikä on CPU ja mitä se tekee?Lyhenteiden laskenta on hämmentävää. Mikä prosessori on joka tapauksessa? Tarvitsenko nelin- tai kaksoisydinsuorittimen? Entä AMD tai Intel? Olemme täällä auttaaksemme selittämään eron! Lue lisää .
• Jokainen ydinryhmä sisältää 65 ydintä, yhteensä 260 ydintä solmua kohden.
• Jokainen järjestelmäkaappi sisältää 1 024 solmua.
• Koko järjestelmä sisältää 40 kaapia.

Yhdistääksesi kaikki nämä kaapit, tämän vaikuttavan järjestelmän rakentajat ovat räätälöineet omat PCIe 3.0 -yhteyksiensä verkot, jotka ovat puhuneet nimeltään “Sunway Network”.

Verkko yhdistää kytkimet, resurssienjakolaitteet ja kaikki supernoodit 7-tuumaisilla kaapeleilla, jotka lähettävät dataa 70 teratavua sekunnissa.

Seuraava on nykyinen luettelo kymmenestä nopeimmasta supertietokoneesta maailmassa, mukaan 500 suosituinta.

1. Sunway TaihuLight (Kiina): 10 649 600 ydintä, 93 014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Kiina): 3 120 000 ydintä, 33 962 TFlops / s
3. Piz Daint (Sveitsi): 361 760 ydintä, 19 590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japani): 19 860 000 ydintä, 19 136 TFlops / s
5. Titaani (Yhdysvallat): 560 640 ydintä, 17 590 TFlops / s
6. mammuttipetäjä (Yhdysvallat): 1 572 864 ydintä, 17 173 TFlops / s
7. Kolminaisuus (Yhdysvallat): 979 968 ydintä, 14 137 TFlops / s
8. Cori (Yhdysvallat): 622 336 ydintä, 14 015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japani): 556 104 ydintä, 13 555 TFlops / s
10. K-tietokone - Sparc64 (Japani): 705 024 ydintä, 10 510 TFlops / s

Se on laaja toimintakenttä, johon osallistuvat edistyneet laboratoriot ja valtion laitokset ympäri maailmaa. Johtajat eivät ansaitse vain tietokoneasiantuntijoiden kunnioitusta maailmanlaajuisesti, mutta kilpailu huipulle on myös poliittisesti veloitettu. Ja supertietokonekustannusten ollessa tuhansia dollareita tunnissa, nämä yritykset todennäköisesti ansaitsevat myös paljon rahaa.

Mihin supertietokoneita käytetään?

Miksi kukaan tarvitsisi tietokonejärjestelmää, joka pystyy käsittelemään neljä miljardia liukulukuoperaatioita sekunnissa?

Todellisuus on, että monilla eri aloilla on tarpeita, jotka vaativat valtavaa laskentatehoa. Tässä on vain muutama supertietokoneen käyttö teollisuudessa, hallituksissa ja armeijassa.

Raportti on kirjoittanut International Data Corporation vuonna 2014 kymmeniksi reaalimaailman skenaarioiksi, joissa käytettiin supertietokoneita. Piirrimme seuraavat esimerkit tutkimuksesta.

Ala

• Ilmailu- ja avaruusteollisuuden merkittävä toimija General Electric tuotti yhteistyössä Oak Ridge National Laboratoryn tietokoneasiantuntijoiden kanssa edistyneet suihkumoottorisimulaatiot. Simulaatiot auttoivat GE: tä tunnistamaan moottori-ilmiön, joka auttoi yritystä parantamaan yleistä polttoainetehokkuutta.
• Lawrence Livermore National Labsin tutkijat kehittivät siellä olevia supertietokoneita kehittämään uuden tekniikan maanalaisten tietojen keruu. Tämän ansiosta Yhdysvaltain öljy- ja kaasuteollisuus pystyi helpommin tunnistamaan Meksikonlahden öljyvarannot ja vähentämään Amerikan riippuvuutta ulkomaisesta öljystä.
• Boeing-insinöörit hyödyntivät supertietokoneita luomiseen lentokoneiden simulaatiot mikä johti parempiin aerodynaamisiin malleihin, jotta ne voisivat tuottaa polttoainetaloudellisempia ja turvallisempia lentokoneita.

Hallitus

• Tautien torjuntakeskukset ja Cornellin yliopisto tekivät yhteistyötä luodaan erittäin yksityiskohtainen malli hepatiitti C -viruksesta. Cornellin yliopiston supertietokoneen avulla tutkijat pystyivät kehittää uusia hoitomenetelmiä että lopulta auttoi lääketieteellistä yhteisöä 8 lääketieteellisen tekniikan läpimurtoa, joita saatat tarvita yhden päivänUsko tai älä, tekniikan kehityksen nopeus kasvaa edelleen - ja lääketieteen alalla tapahtuu paljon läpimurtoja. Katso nämä uudet uudet asiat! Lue lisää potilaiden maksasairauksien vähentämisessä tai parantamisessa.
• Yhdysvaltain puolustusministeriö käytti supertietokonetta kehittää uusia säämalleja joka auttaisi meteorologeja ennustamaan mahdollisesti vaarallisia hurrikaaneja ja pyörremyrskyjä. Näiden myrskyjen edistyneemmät tietokonemallit antoivat kyvyn ennustaa vaaroja viisi päivää ennen vaikutuksia.

sotilaallinen

• Yhdysvaltain armeija käyttää supertietokoneita armeijan tutkimuslaboratoriossa juoksemaan edistyneet simulaatiot jotka auttavat tutkijoita toteuttamaan ”tuhoisia eläviä kokeita ja prototyyppiesittelyjä”. Näiden käyttäminen olisi muuten kustannuksiltaan oikeiden laitteiden käyttämistä.
• Yksi epätavallisimmista suomalaisista tietokoneista, joita Yhdysvaltain armeija käytti, oli nimeltään ”Condor Cluster”, jonka Yhdysvaltain ilmavoimat loivat vuonna 2010. Siellä olevat insinöörit yhdistivät 1 760 Sony PlayStation 3 -konsolia yhdessä supertietokoneen ytimen luomiseksi. Se kykeni 500 TFlopsiin, ja sitä käytettiin esimerkiksi muihin tehtäviin hahmontunnistus, satelliittikuvien käsittelyja tekoälyn tutkimuksen suorittaminen.

Kuten huomaat, kaikilla teollisuudenaloilla, valtion virastoilla ja armeijalla on monia vaatimuksia edistyneelle laskentateholle.

Ovatko kvantitietokoneet seuraava?

Jokainen supertietokoneen nopeuden paraneminen on suora seuraus suuremmasta määrästä transistoreita pakattuina mikroprosessoreihin pienemmässä ja pienemmässä mittakaavassa. Kun nämä mikropiirit kutistuvat edelleen kohti atomimittakaavaa, monet futuristit ennustavat, että supertietokoneiden seuraava vaihe on kvantitietokoneiden valtakunnassa.

Mikä on kvantitietokone?

Kvanttilaskenta on ainutlaatuinen tietotekniikan omaisuus. Perinteisen transistoripohjaisen mikroprosessorin sijaan tutkijat toivovat hyödyntävänsä subatomisten hiukkasten tilan manipulointia.

Subatomiset hiukkaset noudattavat hyvin omituisia fysiikan lakeja - mitkä tutkijat ovat löytäneet vasta viime aikoina. Kokeilemalla erilaisia ​​tekniikoita näiden hiukkasten subatomisten tilojen hallitsemiseksi, tutkijat toivon, että klassisen transistorin 1 ja 0 korvataan vastaavilla 1 tai 0 näillä kvanteilla hiukkasia.

Toinen sana näille kahden tilan hiukkasille ovat kvanttibitit (tai "kvbitit").

Kvanttilaskennan mielenkiintoinen näkökohta on se, että näiden hiukkasten monet käytettävissä olevat tilat voivat antaa näiden tietokoneiden tallentaa enemmän kuin vain yhden tai nollan.

Onko Quantum-supertietokoneita?

Syy, jota et ole vielä kuullut Top500-listan laatimisesta laadukkaasta kvantisupertietokoneesta, on se, että todellista vakaata kvantisupertietokonetta ei ole vielä olemassa.

IBM tarjoaa online-pääsy tutkijoiden käytettävälle 20 kvbitin järjestelmälle. Tutkijat käyttävät tyypillisesti kvanttitietokoneita erityisiin laskelmiin ja analyyseihin, joihin he sopivat hyvin, kuten kemialliset simulaatiot.

Kvantitietokoneiden luojat käyttävät termejä, jotka eivät kauan sitten olleet lähinnä teoreettisia. Mutta nyt näitä järjestelmiä rakentavat tutkijat kuvaavat ”kvittien” hyvin todellista vuorovaikutusta “takertumiseksi”. Ne kuvailemaan kvittien tiettyjä tiloja "koherenssiksi". Joten on melkein mahdotonta verrata näitä järjestelmiä perinteisiin tietokoneissa.

Suuret järjestelmät, joilla saattaa olla toivoa kilpailla nykypäivän perinteisten supertietokoneiden kanssa, ovat edelleen liian epävakaita. Esimerkiksi, marraskuussa 2017 IBM ilmoitti rakentavansa 50-bittisen kvantitietokoneen. Se pystyi kuitenkin pitämään kvantti ”mikrotilaansa” vain 90 mikrosekuntia.

Kvantitietokoneilla on suuri lupaus tulevaisuudelle, mutta tällä hetkellä ne tarjoavat vain vähän kilpailua perinteisille, silikonipohjaisille supertietokoneille.

Mitä luulet tulevaisuuden hallussa?

Mihin luulet supertietokonetekniikan tulevaisuuden olevan menossa? Luuletko, että kvantitietokoneet ovat lähempänä horizonta kuin ihmiset ymmärtävät? Mikä maa mielestäsi nousee listalle vuonna 2018 ja sen jälkeen?