Co je superpočítač? Top 10 superpočítačů na světě

Definice slovníku superpočítače je “zvláště výkonný sálový počítač.”

“Napájení” superpočítače je definováno kolik operace, které systém dokáže zpracovat každou sekundu.

Toto je široká definice s brankou, která se mění pokaždé, když se počítačová technologie vyvíjí. Nejrychlejší osobní počítače dnes zpracovávají operace rychlostí, kterou superpočítače prováděly před několika desítkami let. Takto se tato technologie rychle mění.

Co je tedy superpočítač, opravdu?

Podívejme se hlouběji na to, jak vypadají superpočítače dnes.

Nejvýkonnější superpočítač na světě

Po mnoho let bojovaly USA, Čína a Japonsko o zemi, která vlastnila nejrychlejší superpočítač na světě. “Rychle” je definován počtem petaflops, které může počítačový systém provést. A petaflop je tisíc teraflopsů nebo jeden kvadrillion operací s pohyblivou desetinnou čárkou za sekundu Testy PC Benchmark: Co jsou zač a vlastně to záleží? Testy PC Benchmark: Co jsou zač a ve skutečnosti to záleží? Na internetu existuje spousta technických stránek, které se zabývají srovnávacími kritérii - celá řada grafů a čísel pro téměř jakýkoli kus hardwaru na trhu. Co ale znamenají? .

Do roku 2013 byly dva nejvýkonnější superpočítače v současnosti:

• Cray Titan v Oak Ridge, se může pochlubit schopností zpracování 17,59 petaflop.
• IBM Sequoia v Livermore Labs, tlačí 17,17 petaflopy.

Ten rok však Čína převzala běh s NUDT Tianhe-2 v Guangzhou, s neuvěřitelných 33,86 petaflops. Tento systém byl králem až do roku 2016, kdy Sunway TaihuLight ve Wuxi, Čína konečně získala cenu s působivými 93,01 petaflopy.

Obrázek Kredit: O01326 / Wikipedia Commons

Podle Top500 by další král superpočítačů měl být Summit. Toto je superpočítač v Oak Ridge National Lab, který by měl být uveden do provozu v létě 2018.

Vypadá hlouběji do superpočítače

Nyní, když znáte stav současného superpočítačového závodu, pojďme se blíže podívat na vnitřní fungování těchto působivých zázraků technologie. Pojďme prozkoumat Sunway Taihulight.

Taihulight je super efektivní počítač s následující architekturou procesoru:

• 1,45 GHz procesory SW26010, každý se čtyřmi skupinami jader Co je CPU a co dělá? Co je CPU a co dělá? Výpočtové zkratky jsou matoucí. Co je vlastně CPU? A potřebuji čtyřjádrový nebo dvoujádrový procesor? A co AMD nebo Intel? Jsme tady, abychom vysvětlili rozdíl! .
• Každá skupina jádra obsahuje 65 jader, celkem 260 jader na uzel.
• Každá systémová skříňka obsahuje 1024 uzlů.
• Celý systém obsahuje 40 skříní.

Aby mohli propojit všechny tyto skříně, stavitelé tohoto působivého systému vytvořili vlastní síť připojení PCIe 3.0, kterou dabovali “Sunway Network”.

Síť propojuje přepínače, hardware pro sdílení zdrojů a všechny supernody pomocí 7palcových kabelů, které přenášejí data rychlostí 70 terabajtů za sekundu.

Toto je aktuální seznam 10 nejrychlejších superpočítačů na světě, podle Top 500.

1. Sunway TaihuLight (Čína): 10 649 600 jader, 93 014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Čína): 3 120 000 jader, 33 962 TFlops / s
3. Piz Daint (Švýcarsko): 361 760 jader, 19 590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japonsko): 19 860 000 jader, 19 136 TFlops / s
5. Titan (Spojené státy): 560 640 jader, 17 590 TFlops / s
6. Sekvoje (Spojené státy): 1 572 864 jader, 17 173 TFlops / s
7. Trojice (USA): 979 968 jader, 14 137 TFlops / s
8. Cori (Spojené státy): 622 336 jader, 14,015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japonsko): 556 104 jader, 13 555 TFlops / s
10. Počítač K - Sparc64 (Japonsko): 705 024 jader, 10 510 TFlops / s

Jedná se o obrovské podmínky pro pokročilé laboratoře a vládní zařízení po celém světě. Vůdci nejen získávají respekt počítačových odborníků na celém světě, ale i závod o nejlepší je politicky nabitý. A s náklady na superpočítač dosahující tisíce dolarů za hodinu, tyto společnosti pravděpodobně také vydělají hodně peněz.

Na co se superpočítače používají?

Proč by někdo potřeboval počítačový systém, který dokáže zpracovat kvadriliony operací s pohyblivou řádovou čárkou za sekundu?

Skutečností je, že v mnoha různých průmyslových odvětvích existují potřeby, které vyžadují obrovskou výpočetní sílu. Zde je jen několik použití superpočítačů v průmyslu, ve vládách a v armádě.

Zpráva napsaná společností International Data Corporation v roce 2014 se ponořila do desítek scénářů reálného světa, ve kterých byly použity superpočítače. Z této studie jsme čerpali následující příklady.

Průmysl

• General Electric, významný hráč v leteckém průmyslu, spolupracoval s počítačovými experty v Oak Ridge National Laboratory na výrobě pokročilé simulace proudového motoru. Simulace pomohly GE identifikovat jev motoru, který společnosti pomohl zlepšit celkovou spotřebu paliva.
• Vědci z Lawrence Livermore National Labs použili superpočítače k ​​vývoji nové techniky sběr dat pod povrchem. To umožnilo americkému ropnému a plynárenskému průmyslu snadněji identifikovat zásoby ropy v Mexickém zálivu a snížit americkou závislost na zahraniční ropě.
• Boeing inženýři využili superpočítačů k vytvoření letecké simulace což vedlo k lepším aerodynamickým návrhům, aby mohli vyrábět úspornější a bezpečnější letadla.

Image Credit: Boeing, 2013 / Cornell University

Vláda

• Centra pro kontrolu nemocí a Cornell University spolupracovaly na vytvoření vysoce podrobného modelu viru hepatitidy C. Pomocí superpočítače na Cornell University byli vědci schopni vyvíjet nové terapie které nakonec pomohly lékařské komunitě 8 průlomů v lékařské technice, které budete možná jednoho dne potřebovat 8 průlomů v lékařské technice, které budete možná jednoho dne potřebovat Věřte tomu nebo ne, rychlost technologického pokroku stále roste - a v oblasti lékařský obor. Podívejte se na tyto úžasné nové věci! při snižování nebo léčbě onemocnění jater u pacientů.
• Americké ministerstvo obrany používalo superpočítač vyvíjet nové modely počasí to by pomohlo meteorologům předpovídat potenciálně nebezpečné hurikány a cyklony. Vyspělejší počítačové modely těchto bouří poskytly schopnost předvídat nebezpečí až pět dní před dopadem.

Vojenský

• Americká armáda používá superpočítače v armádní výzkumné laboratoři ke spuštění pokročilé simulace které pomáhají vědcům chovat se “destruktivní živé experimenty a demonstrace prototypů.” V opačném případě by to bylo nákladově náročné na chování se skutečným zařízením.
• Jeden z nejneobvyklejších superpočítačů používaných americkou armádou se jmenoval “Condor Cluster,” vytvořeno americkým letectvem v roce 2010. Inženýři zde spojili 1 760 konzol Sony PlayStation 3, aby vytvořili jádro superpočítače. Byl schopen 500 TFlops a byl použit pro úkoly jako rozpoznávání vzorů, zpracování satelitních snímků, a Provádění výzkumu umělé inteligence.

Jak vidíte, existuje mnoho požadavků ze všech oborů, vládních agentur a armády na moderní výpočetní výkon.

Jsou další kvantové počítače?

Každý nárůst rychlosti superpočítače je přímým důsledkem většího počtu tranzistorů zabalených do mikroprocesorů v menším a menším měřítku. Jak se tyto mikroobvody stále zmenšují směrem k atomové stupnici, mnoho futuristů předpovídá, že další fáze superpočítačů bude v říši kvantových počítačů.

Co je kvantový počítač?

Kvantová výpočetní technika je jedinečným pojetím počítačové technologie. Vědci doufají, že místo tradičního tranzistoru založeného mikroprocesoru vydělávají na manipulaci se stavem subatomových částic.

Subatomické částice dodržují velmi podivné fyzikální zákony - mnohé z nich vědci objevili až v nedávné minulosti. Experimenty s různými technikami pro kontrolu subatomových stavů těchto částic vědci doufají, že nahradí 1s a 0s klasického tranzistoru ekvivalentním 1 nebo 0 stavem těchto kvantových částic.

Dalším slovem pro tyto dva stavové částice jsou kvantové bity (nebo “qubits”).

Aspektem kvantového počítání je ohromující skutečnost, že mnoho dostupných stavů těchto částic může těmto počítačům umožnit ukládat více než jen 1 nebo 0.

Existují nějaké kvantové superpočítače?

Důvod, proč jste dosud neslyšeli o vynikajícím kvantovém superpočítači, který by vytvořil seznam Top500, je ten, že zatím neexistuje žádný skutečný stabilní kvantový superpočítač..

IBM nabízí výzkumníkům přístup online k 20bitovému systému. Vědci obvykle používají kvantové počítače pro specifické výpočty a analýzy, pro které jsou dobře vhodné, jako jsou chemické simulace.

Tvůrci kvantových počítačů používají pojmy, které nebyly donedávna většinou teoretické povahy. Nyní však vědci vytvářející tyto systémy popisují velmi reálné interakce mezi nimi “qubits” tak jako “zapletení.” Popisují konkrétní stavy qubits jako “soudržnost.” Je tedy téměř nemožné porovnat tyto systémy s tradičními počítači.

Velké systémy, které by mohly mít nějakou naději na konkurenci s dnešními tradičními superpočítači, jsou stále příliš nestabilní. Například v listopadu 2017 společnost IBM oznámila, že postavila 50bitový kvantový počítač. Nicméně, to mohlo jen držet jeho kvantum “microstate” po dobu 90 mikrosekund.

Kvantové počítače mají velkou perspektivu do budoucna, ale právě teď nabízejí malou konkurenci tradičním superpočítačům na bázi silikonu..

Co si myslíte, že budoucnost má?

Kam si myslíte, že směřuje budoucnost superpočítačové technologie? Myslíte si, že kvantové počítače jsou na obzoru blíž, než si lidé uvědomují? Která země si myslíte, že bude na prvním místě seznamu v roce 2018 a dále?