Kaj je superračunalnik? Najboljših 10 superračunalnikov na svetu

Oglas

Definicija superračunalnika v slovarju je "še posebej močan glavni računalnik."

"Moč" superračunalnika je določena s tem, koliko jih ima operacij, ki jih sistem lahko obdela vsako sekundo.

To je široka definicija s ciljem, ki se spreminja vsakič, ko računalniška tehnologija napreduje. The danes najhitrejši osebni računalniki procesirajo s hitrostjo, ki so jo izvajali superračunalniki pred nekaj desetletji. Tako hitro se ta tehnologija spreminja.

Kaj je res superračunalnik?

Poglejmo podrobneje, kako izgledajo superračunalniki danes.

Najmočnejši superračunalnik na svetu

Dolga leta so se ZDA, Kitajska in Japonska borile za državo, ki je imela v lasti najhitrejši superračunalnik na svetu. "Hitro" je določeno s številom petaflopov, ki jih računalniški sistem lahko izvede. A petaflop je tisoč teraflopov ali en kvadratni trilijon operacije s plavajočo točko na sekundo Primerjalni testi za osebni računalnik: kaj so in ali so dejansko pomembni?Na spletu je veliko tehničnih spletnih mest, ki se ukvarjajo z merili uspešnosti - cela vrsta grafikonov in številk za skoraj kateri koli kos strojne opreme na trgu. Toda kaj pomenijo?

Preberi več .

Do leta 2013 sta obstajala dva najmočnejša superračunalnika:

• The Cray Titan na Oak Ridgeu, ki se ponaša s 17,59 petaflopov.
• The IBM Sequoia v Livermore Labs, kar potisne 17,17 petaflopov.

Vendar je tisto leto Kitajska prevzela vožnjo s NUDT Tianhe-2 v Guangzhouu z vrtoglavih 33,86 petaflopov. Ta sistem je bil kralj do leta 2016, ko je Sunway TaihuLight v Wuxiju na Kitajskem je nagrado končno prevzel z impresivnih 93,01 petaflopov.

Po navedbah Top500, naslednji kralj superračunalnikov bi moral biti Vrh. To je superračunalnik v National Lab Oak Ridge, ki naj bi poleti 2018 prišel v živo.

Pogled globlje v superračunalnik

Zdaj, ko poznate stanje trenutne dirke v superračunalnikih, si poglejmo pobliže notranje delovanje teh impresivnih čudežev tehnologije. Preučimo to Sunway Taihulight.

Taihulight je izjemno učinkovit računalnik z naslednjo arhitekturo procesorjev:

• 1.45 GHz SW26010 procesorji, vsak s po štirimi skupine jeder Kaj je CPU in kaj počne?Računalniške kratice so zmede. Kaj sploh je CPU? In ali potrebujem štiri- ali dvojedrni procesor? Kaj pa AMD ali Intel? Tu smo, da vam pomagamo razložiti razliko! Preberi več .
• Vsaka jedrna skupina vsebuje 65 jeder za skupno 260 jeder na vozlišče.
• Vsaka sistemska omarica vsebuje 1.024 vozlišč.
• Celoten sistem vsebuje 40 omar.

Da bi povezali vse te omare, so gradbeniki tega impresivnega sistema po meri izdelali lastno mrežo PCIe 3.0 povezav, ki so jih poimenovali "Sunway Network".

Omrežje povezuje stikala, strojno opremo za skupno rabo virov in vse supernove s 7-palčnimi kabli, ki prenašajo podatke s hitrostjo 70 terabajtov na sekundo.

Sledi seznam 10 najhitrejših superračunalnikov na svetu Top 500.

1. Sunway TaihuLight (Kitajska): 10.649.600 jeder, 93.014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Kitajska): 3.120.000 jeder, 33.962 TFlops / s
3. Piz Daint (Švica): 361.760 jeder, 19.590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japonska): 19,860 000 jeder, 19,136 TFlops / s
5. Titan (Združene države Amerike): 560.640 jeder, 17.590 TFlops / s
6. Sequoia (ZDA): 1,572,864 jeder, 17,173 TFlops / s
7. Trojica (ZDA): 979.968 jeder, 14.137 TFlops / s
8. Cori (ZDA): 622.336 jeder, 14.015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japonska): 556.104 jeder, 13.555 TFlops / s
10. K Računalnik - Sparc64 (Japonska): 705.024 jeder, 10.510 TFlops / s

To je ogromno igralnih pogojev, ki vključujejo napredne laboratorije in vladne ustanove po vsem svetu. Voditelji si ne zaslužijo samo računalniških strokovnjakov po vsem svetu, ampak je dirka za vrh tudi politično nabita. In če stroški superračunalnika znašajo na tisoče dolarjev na uro, verjetno ta podjetja tudi veliko zaslužijo.

Za kaj se uporabljajo superračunalniki?

Zakaj bi kdo potreboval računalniški sistem, ki lahko na sekundo obdeluje kvadriljo operacij s plavajočo vejico?

Resničnost je, da v mnogih različnih panogah obstajajo potrebe, ki zahtevajo ogromno računsko moč. Tukaj je le nekaj uporabnikov superračunalnikov v industriji, vladah in vojski.

Poročilo, ki ga je napisal Mednarodna podatkovna korporacija se je leta 2014 lotil več deset resničnih scenarijev, kjer so bili uporabljeni superračunalniki. Iz te študije smo črpali naslednje primere.

Industrija

• General Electric, glavni akter v vesoljski industriji, je pri izdelavi nacionalnega laboratorija Oak Ridge sodeloval z računalniškimi strokovnjaki napredne simulacije reaktivnih motorjev. Simulacije so GE pomagale prepoznati pojav motorja, ki je podjetju pomagal izboljšati splošno porabo goriva.
• Znanstveniki Lawrence Livermore National Labs so tam uporabili superračunalnike, da so razvili novo tehniko zbiranje podzemnih podatkov. To je ameriški industriji nafte in plina omogočilo lažje določanje zalog nafte v Mehiškem zalivu in zmanjšalo ameriško odvisnost od tuje nafte.
• Inženirji podjetja Boeing so za ustvarjanje uporabili superračunalnike simulacije letal to je privedlo do boljše aerodinamične zasnove, tako da bi lahko izdelali bolj varčna in varčna letala.

Vlada

• Pri oblikovanju zelo natančnega modela virusa hepatitisa C so sodelovali centri za nadzor bolezni in univerza Cornell. Z uporabo superračunalnika na univerzi Cornell so raziskovalci lahko razvijati nove terapije da sčasoma pomagala zdravniški skupnosti 8 medicinskih prebojev, ki jih boste morda potrebovali en danVerjeli ali ne, hitrost tehnološkega napredka še vedno narašča - in na medicinskem področju se dogaja veliko prebojev. Oglejte si te neverjetne nove stvari! Preberi več pri zmanjšanju ali ozdravitvi jetrne bolezni pri bolnikih.
• Ameriško obrambno ministrstvo je za računalnik uporabljalo superračunalnik razviti nove vremenske modele to bi meteorologom pomagalo napovedati potencialno nevarne orkane in ciklone. Naprednejši računalniški modeli teh neviht so omogočili napoved nevarnosti do pet dni pred udarcem.

Vojaški

• Ameriška vojska uporablja tečaje za računalnike v računalniškem laboratoriju napredne simulacije ki raziskovalcem pomagajo pri izvajanju "uničujočih eksperimentov v živo in demonstracijskih prototipov." V nasprotnem primeru bi bilo ravnanje z resnično opremo stroškovno prepovedano.
• Eden najbolj nenavadnih superračunalnikov, ki jih je uporabljala ameriška vojska, se je imenoval "Condor Cluster", ki so ga leta 2010 ustvarile ameriške zračne sile. Tam so inženirji povezali 1.760 konzolov Sony PlayStation 3, da bi ustvarili jedro superračunalnika. Zmogljiv je bil 500 TFlops in se uporablja za naloge, kot so prepoznavanje vzorcev, obdelava satelitskih posnetkov, in izvajanje raziskav umetne inteligence.

Kot lahko vidite, je povsod po vseh panogah, vladnih agencijah in vojski veliko potreb po napredni računalniški moči.

Ali so naslednji kvantni računalniki?

Vsako napredovanje hitrosti superračunalnika je neposreden rezultat večjega števila tranzistorjev, spakiranih v mikroprocesorje v manjšem in manjšem obsegu. Ker se ta mikrovezja še naprej zmanjšujejo proti atomskemu obsegu, mnogi futuristi napovedujejo, da bo naslednja stopnja superračunalnikov v kraljestvu kvantnih računalnikov.

Kaj je kvantni računalnik?

Kvantno računalništvo je edinstven prevzem računalniške tehnologije. Namesto tradicionalnega mikroprocesorja, ki temelji na tranzistorju, znanstveniki upajo, da bodo izkoristili manipulacijo s stanjem subatomskih delcev.

Subatomski delci se držijo zelo čudnih zakonov fizike - večino tega so raziskovalci odkrili šele v nedavni preteklosti. Znanstveniki so eksperimentirali z različnimi tehnikami za nadziranje subatomskih stanj teh delcev upamo, da bomo nadomestili 1 in 0 klasičnega tranzistorja z enakovrednim 1 ali 0 stanjem tega kvantuma delci.

Druga beseda za te delce dveh držav je kvantne bite (ali "qubits").

Pomemben vidik kvantnega računanja je dejstvo, da lahko veliko razpoložljivih stanj teh delcev tem računalnikom omogoči shranjevanje več kot le 1 ali 0.

Ali obstajajo kvantni superračunalniki?

Razlog, da še niste slišali za vrhunski kvantni superračunalnik, ki sestavlja seznam Top500, je zato, ker še ni dejanskega stabilnega kvantnega superračunalnika.

IBM ponuja spletni dostop do 20-kubitnega sistema, ki ga raziskovalci lahko uporabljajo. Raziskovalci običajno uporabljajo kvantne računalnike za posebne izračune in analize, ki so primerni za njih, kot so kemijske simulacije.

Ustvarjalci kvantnih računalnikov uporabljajo izraze, ki so bili nedolgo nazaj večinoma teoretične narave. Toda zdaj znanstveniki, ki gradijo te sisteme, opisujejo zelo resnične interakcije med "kitiji" kot "zapletenost." Oni opišejo določena stanja kubitov kot "skladnost". Tako je skoraj nemogoče primerjati te sisteme s tradicionalnimi računalniki.

Veliki sistemi, ki bi lahko upali na konkurenco današnjim tradicionalnim superračunalnikom, so še vedno preveč nestabilni. Novembra 2017 je IBM na primer objavil, da je zgradil 50-kubični kvantni računalnik. Vendar pa je lahko svojo kvantno "mikrostano" zadržal le 90 mikrosekund.

Kvantni računalniki veliko obetajo za prihodnost, vendar trenutno ponujajo malo konkurence za tradicionalne superračunalnike na osnovi silikona.

Kaj mislite, da ima prihodnost?

Kam misliš, da je usmerjena prihodnost superračunalniške tehnologije? Se vam zdi, da so kvantni računalniki na obzorju bližje, kot jih ljudje zavedajo? Katera država bo po vašem mnenju na vrhu seznama v letu 2018 in naprej?