Суперкомпьютеры

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

[править] Программное обеспечение суперкомпьютеров

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

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

Китайским ученным  удалось создать самый быстрый  суперкомпьютер в мире. Известно, что  Тянхэ-1А использует 7168 графических процессоров типа  
Nvidia Tesla M2050, каждый из которых имеет в своем составе 448  
вычислительных ядер CUDA. Кроме вычислительных систем Nvidia,  
суперкомпьютер работает на 14336 шестиядерных процессорах Intel Xeon.  
Общая мощность суперкомпьютера приближается к цифре 4,04 мегаватт.  
 
 
Такой мощный компьютер позволит Китаю добиться хороших результатов в  
изучении поведения сложных моделей, в формировании нового научного  
метода с использованием искусственного интеллекта. Также имея такие  
возможности в вычислительных ресурсах, можно с большой точностью решить  
полет космического корабля, более точно рассчитать погоду, создать новые  
сплавы, что и в дальнейшем позволит Китаю лидировать в различных  
областях экономики.  
 
 
 
Система Тянхэ-1А находится в Государственном компьютерном центре,  
расположенном в городе Тяньцзине. Компьютер разрабатывался совместными  
усилиями ученых из Государственного университета оборонных технологий.  
Факт создания суперкомпьютера означает, что отныне Китай обладает двумя  
из трех мощнейших компьютеров на планете.

Так выглядит предсказатель  будущего.

Фото: с сайта ВВС 

1024-процессорный  суперкомпьютер «Наутилус»  предсказал смерть  Усама бен Ладена

Светлана  КУЗИНА — 16.09.2011

Ученые  как будто - большие любители фантастических романов или фильмов. Так последнее  открытие ученых перекликается с  сюжетами фильма «Особое мнение»  и книги Айзека Азимова «Основание». В них, если помните, компьютер просчитывает будущее и выдает сценарий, который должен совершиться в определенном месте и с определенными людьми. Например, у Азимова можно было предсказывать поведение масс людей при помощи «психоистории» – метода прогнозов политических и социальных трендов, используя прибор под названием «Первичный радиант». Но в то время, когда писался роман, таких ЭВМ еще не существовало. И только сегодня, в начале второго десятилетия ХХ1 века это стало возможно. Или почти возможно 
 
Калев Литару из Института вычислений в области гуманитарных наук и социологии при Университете штата Иллинойс представил результаты исследований в области прогнозирования значимых мировых событий с помощью суперкомпьютера. Проведенный задним числом анализ, сделанный на основе порядка 100 млн статей, помог «спрогнозировать» революции в Египте и Ливии, а также местонахождение Усамы бен Ладена, сообщает «Terra & Comp". 
 
Данные для исследования были загружены в суперкомпьютер SGI Altix, известный как "Наутилус", который находится в Университете штата Теннеси. Он состоит из 1024 процессоров Intel Nehalem, что дает производительность в 8,2 терафлопса. Данные были взяты из архивов новостей, причем, разумеется, использовались различные источники. 
 
Суперкомпьютер показал, что примерно за месяц до революции в Египте уровень социальной напряженности в регионе заметно повысился. Аналогичное явление имело место незадолго до революции в Ливии. Что же касается местонахождения Усамы бен Ладена, то машина определила его с точностью до 200 км - неплохой результат, если вспомнить, сколько времени понадобилось американцам на поиски "террориста N1". 
 
Литару надеется улучшить точность результатов анализа и со временем начать использовать суперкомпьютеры уже для предсказания будущих событий. 
 
- Я сравниваю это с прогнозом погоды: он не всегда точен, но все же намного лучше, чем просто случайное угадывание, - уверен Литару.