|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Суперкомп'ютер. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Суперкомп'ютер - обчислювальна машина, що значно перевершує за своїми технічними параметрами більшість існуючих комп'ютерів. Як правило, сучасні суперкомп'ютери є великою кількістю високопродуктивних серверних комп'ютерів, з'єднаних один з одним локальною високошвидкісною магістраллю для досягнення максимальної продуктивності в рамках підходу розпаралелювання обчислювального завдання. У 1996 році куратор Музею обчислювальної техніки у Великій Британії Дорон Свейд написав статтю з сенсаційною назвою: "Російська серія суперкомп'ютерів БЭСМ, що розроблялася більш ніж 40 років тому, може свідчити про брехню Сполучених Штатів, які оголошували технологічну перевагу". Справді, середина 1960-х років була зоряною годиною в історії радянської обчислювальної техніки. У тоді працювало безліч творчих колективів - інститути С.А. Лебедєва, І.С. Брука, В.М. Одночасно випускалося безліч різних типів машин, найчастіше несумісних один з одним, найрізноманітнішого призначення. Створена в 1965 році і випущена вперше в 1967 БЕСМ-6 була оригінальним російським комп'ютером, спроектованим нарівні зі своїм західним аналогом. Потім був знаменитий "Ельбрус", був розвиток БЕСМ (Ельбрус-Б). В.М. Глушков створив чудову Машину Інженерних Розрахунків - "Мир-2" (прообраз персонального комп'ютера), що не має досі західних аналогів. Саме колектив "Ельбруса" першим розробив суперскалярну архітектуру, побудувавши засновану на ній машину "Ельбрус-1" на багато років раніше від Заходу. У цьому колективі на кілька років раніше, ніж у фірмі "Cray" - визнаному лідера у виробництві суперкомп'ютерів, було реалізовано ідеї багатопроцесорного комп'ютера.
Науковий керівник гурту "Ельбрус", професор, член-кореспондент РАН Борис Арташесович Бабаян вважає, що найістотніше досягнення гурту - архітектура супермашини "Ельбрус-3". "Логічна швидкість цієї машини значно вища, ніж у всіх існуючих, тобто на тому ж обладнанні ця архітектура дозволяє у кілька разів прискорити виконання завдання. Апаратну підтримку захищеного програмування ми реалізували вперше, на Заході її ще й не пробували." був побудований в 3 році. Він уже стояв у нас в інституті готовий, ми почали його налагодження. рази швидше за найшвидшу американську супермашину того часу Cray Y-MP". Принципи захищеного програмування в даний час реалізуються в концепції мови Java, а ідеї, аналогічні ідеям "Ельбруса", в даний час стали основою розробленого фірмою "Intel" спільно з HP процесора нового покоління - Merced. "Якщо ви подивіться Merced, це практично та ж архітектура, що і в "Ельбрусі-3". Можливо, якісь деталі Merced відрізняються, і не на краще". Отже, незважаючи на загальну стагнацію, все ще можна було будувати комп'ютери та суперкомп'ютери. На жаль, далі з нашими комп'ютерами трапилося те саме, що служилося з російською промисловістю взагалі. Адже сьогодні до традиційних макроекономічних показників (таких, як ВВП і золотовалютні запаси) наполегливо прагне потрапити новий, екзотичний на перший погляд параметр - сумарна потужність комп'ютерів, які має країна. Найбільшу питому вагу у цьому показнику матимуть суперкомп'ютери. Ще п'ятнадцять років тому ці машини були унікальними монстрами, але тепер їхнє виробництво поставлене на потік. "Спочатку комп'ютер створювався для складних обчислень, пов'язаних з ядерними та ракетними дослідженнями, - пише в журналі "Компанія" Аркадій Воловик. - Мало хто знає, що суперкомп'ютери допомогли зберегти екологічний баланс на планеті: у роки "холодної війни" комп'ютери моделювали зміни, що відбуваються в ядерних зарядах, і ці експерименти дозволили в результаті супердержавам відмовитися від реальних випробувань атомної зброї.Так, потужний багатопроцесорний комп'ютер Blue Pacific компанії IBM використовується саме для симуляції випробувань ядерної зброї. "Compaq Computer Corp." створює найбільший в Європі суперкомп'ютер на основі 2500 процесорів Alpha Французька комісія з ядерної енергії використовуватиме суперкомп'ютер, щоб підвищити безпеку французьких арсеналів без проведення нових ядерних випробувань. Не менш масштабні обчислення необхідні під час проектування авіаційної техніки. Моделювання параметрів літака потребує величезних потужностей - наприклад, для розрахунку поверхні літака потрібно обчислити параметри повітряного потоку в кожній точці крила та фюзеляжу на кожному квадратному сантиметрі. Іншими словами, потрібно вирішити рівняння для кожного квадратного сантиметра, а площа поверхні літака – десятки квадратних метрів. При зміні геометрії поверхні потрібно перераховувати заново. Причому ці розрахунки мають бути зроблені швидко, інакше процес проектування затягнеться. Щодо космонавтики, то вона почалася не з польотів, а з розрахунків. У суперкомп'ютерів тут є величезне поле для застосування”. У корпорації "Боїнг" розгорнуть суперкластер, розроблений компанією "Linux NetworX" і використовується для моделювання поведінки палива в ракеті Delta IV, яка призначена для запуску супутників різного призначення. З чотирьох взятих на розгляд кластерних архітектур "Боїнг" обрала кластер "Linux NetworX", оскільки він забезпечує прийнятну вартість експлуатації, а за обчислювальною потужністю навіть перевершує потреби проекту Delta IV. Кластер складається з 96 серверів, заснованих на процесорах AMD Athlon 850 МГц, пов'язаних між собою за допомогою високошвидкісних Ethernet-з'єднань. У 2001 році корпорація IBM встановила для міністерства оборони США у Суперкомп'ютерному центрі на Гаваях 512-процесорний Linux-кластер обчислювальною потужністю 478 мільярдів операцій на секунду. Крім Пентагону кластер використовуватимуть також інші федеральні відомства та наукові установи: зокрема, кластер для прогнозування швидкості та напрямки поширення лісових пожеж. Система складатиметься з 256 тонких серверів IBM eServerx330, що містять кожен по два процесори Pentium-III. Сервери будуть пов'язані за допомогою механізму кластеризації, розробленого компанією Myricom. Проте сфера застосування суперкомп'ютерів не обмежується ВПК. Сьогодні великими замовниками суперкомп'ютерів є біотехнологічні компанії.
"У рамках програми "Геном людини" IBM, - пише Воловик, - отримала замовлення на створення комп'ютера з кількома десятками тисяч процесорів. Втім, розшифровка геному людини не єдиний приклад використання комп'ютерів у біології: створення нових медичних препаратів сьогодні можливе лише з використанням потужних комп'ютерів Тому фармацевтичні гіганти змушені інвестувати значні кошти в обчислювальну техніку, утворюючи ринок для компаній "Hewlett-Packard", "Sun", "Compaq". Ще недавно створення нових ліків займало 5-7 років і вимагало значних фінансових витрат. Сьогодні ж ліки моделюються на потужних комп'ютерах, які не тільки "будують" препарати, але й оцінюють їх вплив на людину. Американські імунологи створили препарат, здатний боротися зі 160 вірусами. Ці ліки були змодельовані на комп'ютері протягом півроку. Інший спосіб його створення зажадав кількох років роботи». А в Лос-Аламоській Національній лабораторії всесвітня епідемія СНІДу була "прокручена" назад до її початку. Дані про копії вірусу СНІДу були закладені в суперкомп'ютер, і це дозволило визначити час появи першого вірусу - 1930 рік. У 1990-х років утворився інший великий ринок суперкомп'ютерів. Цей ринок безпосередньо пов'язаний із розвитком Інтернету. Обсяг інформації в Мережі досяг небачених розмірів і продовжує зростати. Причому, інформація в Інтернеті зростає нелінійно. Поряд із збільшенням обсягу даних змінюється і форма їх подачі – до тексту та малюнків додалися музика, відео, анімація. В результаті виникли дві проблеми - де зберігати обсяг даних, що збільшується, і як скоротити час пошуку потрібної інформації. Суперкомп'ютери застосовуються також у всіх сферах, де необхідно обробити великі обсяги даних. Наприклад, у банкінгу, логістиці, туризмі, транспорті. Нещодавно "Compaq" уклала контракт із міністерством енергетики США на постачання суперкомп'ютерів ціною 200 мільйонів доларів. Хіронобу Сакагучі, президент компанії "Square", яка виробляє комп'ютерні ігри, каже: "Сьогодні ми готуємо фільм за мотивами своїх ігор. Square "обраховує" один кадр із фільму за 5 годин. На GCube ця операція займає 1/30 секунд". Таким чином, на новий рівень виходить процес медіа-виробництва: скорочується час роботи над продуктом, суттєво знижується вартість фільму чи гри. Високий рівень конкуренції змушує гравців знижувати ціни на суперкомп'ютери. Один із методів зниження ціни - використання в них безлічі стандартних процесорів. Це рішення винайшли одразу кілька "гравців" ринку великих комп'ютерів. В результаті на задоволення покупців на ринку з'явилися серійні відносно недорогі сервери. Дійсно, простіше розділити громіздкі обчислення на дрібні частини і доручити виконання кожної такої частини окремому недорогому процесору, що серійно випускається. Наприклад, ASCI Red фірми "Intel", який ще недавно займав перший рядок у таблиці TOP500 найбільш швидкодіючих комп'ютерів світу, складається з 9632 звичайних процесорів Pentium. Іншою важливою перевагою такої архітектури є її нарощування: шляхом простого збільшення числа процесорів можна підняти продуктивність системи. Щоправда, з деякими застереженнями: по-перше, зі збільшенням числа окремих обчислювальних вузлів продуктивність зростає над прямої пропорції, а дещо повільніше, частина часу неминуче витрачається на організацію взаємодії процесорів між собою, а по-друге - значно зростає складність програмного забезпечення. Але ці проблеми успішно вирішуються, а сама ідея "паралельних обчислень" розвивається вже не перший десяток років "На початку дев'яностих років виникла нова думка, - пише в "Известиях" Юрій Ревіч, - яка отримала назву мета-комп'ютингу, або "розподілених обчислень". При такій організації процесу окремі обчислювальні вузли вже конструктивно не об'єднані в один загальний корпус, а представляють спочатку мали на увазі об'єднувати в єдиний обчислювальний комплекс комп'ютери різного рівня, наприклад, попередня обробка даних могла проводитися на користувальницькій робочій станції, основне моделювання - на векторно-конвеєрному суперкомп'ютері, рішення великих систем лінійної рівнянь - на мас , а візуалізація результатів – на спеціальній графічній станції. Пов'язані високошвидкісними каналами зв'язку окремі станції можуть бути і одного рангу, саме так влаштований суперкомп'ютер ASCI White фірми IBM, який зайняв тепер перший рядок у TOP500, який складається з 512 окремих серверів RS/6000 (комп'ютер, який обіграв Каспарова). Але справжнього розмаху ідея "розподілу" набула з поширенням Інтернету. Хоча канали зв'язку між окремими вузлами у такій мережі важко назвати швидкодіючими, натомість самих вузлів можна набрати практично необмежену кількість: будь-який комп'ютер у будь-якому районі світу можна залучити до виконання завдання, поставленого на протилежному кінці земної кулі”. Вперше широка публіка заговорила про "розподілені обчислення" у зв'язку з феноменальним успіхом проекту пошуку позаземних цивілізацій SETI@Home. 1,5 мільйона добровольців, які витрачають за свої гроші ночами електроенергію на шляхетну справу знаходження контакту з інопланетянами, забезпечують обчислювальну потужність 8 Тфлопс, що лише трохи відстає від рекордсмена - згадуваний суперкомп'ютер ASCI White розвиває "швидкість" 12 Тфлопс. За визнанням директора проекту Девіда Андерсона, "поодинокий суперкомп'ютер, рівний за потужністю нашому проекту, коштував би 100 мільйонів доларів, а ми створили це практично з нічого". Ефектно продемонстрував можливості розподілених обчислень молодий студент-математик із США Колін Персіваль. За 2,5 роки він за допомогою 1742 добровольців із п'ятдесяти країн світу встановив одразу три рекорди у специфічному змаганні, метою якого є визначення нових послідовних цифр числа "пі". Раніше йому вдалося вирахувати п'яти- та сорокатрильйонний знак після коми, а востаннє йому вдалося встановити, яка цифра стоїть на квадрильйонній позиції. Продуктивність суперкомп'ютерів найчастіше оцінюється і виявляється у кількості операцій із плаваючою точкою на секунду (FLOPS). Це з тим, що завдання чисельного моделювання, під які створюються суперкомп'ютери, найчастіше вимагають обчислень, що з речовими числами з високим рівнем точності, а чи не цілими числами. Тому для суперкомп'ютерів не застосовується міра швидкодії звичайних комп'ютерних систем - кількість мільйонів операцій на секунду (MIPS). При всій своїй неоднозначності та приблизності оцінка у флопсах дозволяє легко порівнювати суперкомп'ютерні системи один з одним, спираючись на об'єктивний критерій. Перші суперкомп'ютери мали продуктивність близько 1 кфлопс, тобто. 1000 операцій з плаваючою точкою за секунду. Комп'ютер CDC 6600, що мав продуктивність 1 мільйон флопсів (1 Мфлопс) був створений у 1964 році. Планка 1 мільярд флопс (1 Гігафлопс) була подолана суперкомп'ютером NEC SX-2 в 1983 з результатом 1.3 Гфлопс. Кордон в 1 трильйон флопс (1 Тфлопс) було досягнуто в 1996 суперкомп'ютером ASCI Red. Рубіж 1 квадрильйон флопс (1 Петафлопс) був узятий у 2008 році суперкомп'ютером IBM Roadrunner. Зараз ведуться роботи зі створення до 2016 року екзафлопних комп'ютерів, здатних виконувати 1 квінтиліон операцій із плаваючою точкою на секунду. Автор: Муський С.А.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Виявлено комахи, які можуть їсти пінопласт ▪ Angry Birds принесла $67,6 млн. доходу ▪ Вибухівка підвищить безпеку електрокарів
▪ розділ сайту Інструмент електрика. Добірка статей ▪ стаття Росія зосереджується. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке Білль про права? Детальна відповідь ▪ стаття Цербера Мангас. Легенди, вирощування, способи застосування
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page