Superkomputer to maszyna licząca, która w danym
okresie jest w czołówce maszyn o największej mocy
obliczeniowej. Jednostka szybkości obliczeń to FLOPS
(liczba operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę)
Wikipedia:
Ale... maszyna licząca, która spełniała ten warunek 20
lat temu obecnie może być wolniejsza od komputera
PC. Superkomputer CDC 6600 z 1964 pracował z
imponującą częstotliwością 3 MHz...
Ewolucja komputerów o dużej mocy obliczeniowej
Historia
•W 1963/64 pierwszy superkomputer CDC 6600 produkowany przez firmę
Control Data Corporation. Po raz pierwszy zastosowano tranzystory
krzemowe oraz technikę chłodzenia freonem. Częstość taktowania procesora
wynosiła, niespotykane wtedy, 3MHz. Cena jednego egzemplarza wynosiła
ok. 8 mln dolarów. Autorem i nadzorcą projektu był Seymour Cray.
•W latach 70 powstaje firma Cray Research, która do roku 1993 wypuszcza
serię trzech superkomputerów Cray (W '85 – '90 zajmuje ścisłą czołówkę).
•W latach 70-80 większość superkomputerów pracowała na procesorach
wektorowych
•W lata 80-90 następuje powrót do procesorów skalarnych ale wykonujących
obliczenia równoległe. (tysiące procesorów)
•Obecnie większość superkomputerów pracuje jako klastry, składające się z
setek bądź tysięcy połączonych procesorów
.
Wspólne cechy superkomputerów
•Obecnie superkomputery najczęściej tworzy się przez połączenie
węzłów (komputerów wchodzących w skład klastra) siecią o
wysokiej przepustowości (InfiniBand, GigaBit Ethernet).
•Większość używa procesorów cztero-rdzeniowych Intel (73%) lub
AMD (12%).
•Wykorzystują system operacyjny Linux.
•Są energożerne.
TOP500.ORG
Strona internetowa zawierająca, aktualizowaną dwa razy
do roku, listę 500 superkomputerów o największej mocy
obliczeniowej. Do mierzenia ich wydajności
wykorzystywany jest benchmark LINPACK (pakiet
procedur z zakresu algebry liniowej).
R
max
- maksymalna wydajność osiągnięta w teście
LINPACK (w TFLOPS-ach),
Zastosowanie
Ogólnie:
• nauki ścisłe, ekonomia, finanse, symulacja pogody, przemysł
lotniczy i samochodowy
• wojsko
Bardziej szczegółowe przykłady:
• aerodynamika - matematyczna symulacja kształtów skrzydła czy
nadwozia i wirtualne testy zderzeniowe,
• biologia - sekwencjonowanie DNA, rozwój komórek rakowych.
• geologia - przewidywanie trzęsień ziemi.
• astrofizyka - symulacje tworzenia się gwiazd, planet oraz ruchu
galaktyk. Procesy te zajmują miliardy lat, więc trudno je
obserwować bezpośrednio.
•monitorowanie arsenałów nuklearnych (starzenie się materiałów
radioaktywnych).
Rok
Superkomputer
Szybkośd
(Rmax)
Twórca i lokalizacja
1938
1941
Zuse
1943
5 kOPS
Post Office Research Station
,
Bletchley Park
,
Wielka Brytania
1944
25 kOPS
1946
50 kOPS
1946
,
,
1954
Departament Obrony Stanów Zjednoczonych
,
1956
1958
i 1 w
(52 komputery)
1960
,
Lawrence Livermore National Laboratory
1961
Los Alamos National Laboratory
,
1964
3 MFLOPS
Lawrence Livermore National Laboratory
,
1969
1974
100 MFLOPS
Historyczna lista najszybszych komputerów
Rok
Superkomputer
Szybkośd
(Rmax)
Twórca i lokalizacja
1975
,
1976
250 MFLOPS
Los Alamos National Laboratory
,
(+około 80 egzemplarzy na całym świecie)
1981
(około 40 egzemplarzy na całym świecie)
1983
/4
Departament Energii Stanów Zjednoczonych
Los Alamos National Laboratory
1984
1985
/8
Lawrence Livermore National Laboratory
,
1989
-G/8
1990
SX-3/44R
, Fuchu Plant,
1991
,
1993
-5/1024
Los Alamos National Laboratory
;
Historyczna lista najszybszych komputerów
Rok
Superkomputer
Szybkośd
(Rmax)
Twórca i lokalizacja
1993
,
1993
140
,
1994
,
1996
SR2201/1024
CP-PACS/2048
1997
/9152
1,338 TFLOPS
,
1999
/9632
2,3796 TFLOPS
2000
,
Lawrence Livermore National Laboratory
,
Historyczna lista najszybszych komputerów
Rok
Superkomputer
Szybkośd
(Rmax)
Twórca i lokalizacja
2002
,
2004
Blue Gene
,
United States Department of Energy
,
2005
136,8 TFLOPS
,
Lawrence Livermore National Laboratory
,
2007
478,2 TFLOPS
2008
1,026 PFLOPS
,
Los Alamos National Laboratory
,
1,105 PFLOPS
2009
2010
National Supercomputing Center
,
Historyczna lista najszybszych komputerów
Colossus
• seria programowalnych maszyn cyfrowych oparta na teoretycznych
podstawach prac Alana Turinga.
• projektem Colossus kierowali Max Newman i Tommy Flowers, uczestniczył
w nim również Alan Turing.
• Colossus uznany jest za pierwszy sprawnie działający komputer. Został
zbudowany w 1941 roku w brytyjskim ośrodku kryptograficznym Bletchley
Park (80 kilometrów na północ od Londynu) i przeznaczony był do
zastosowao wojskowych. Służył do rozpracowania sposobu działania
niemieckiej Maszyny Lorenza i łamania jej szyfrów.
• zdaniem specjalistów, kod był o wiele trudniejszy do rozszyfrowania niż
słynna Enigma
Colossus
• Informacja o wybudowaniu tego komputera ujrzała światło dzienne
dopiero w 1976 roku, co wywołało konflikt pomiędzy Wielką Brytanią a
Stanami Zjednoczonymi o pierwszeostwo w wybudowaniu w pełni
sprawnie działającego komputera. Konflikt zakooczył się wyrokiem sądu
potwierdzającym pierwszeostwo komputera wybudowanego w Wielkiej
Brytanii.
• Maszyna składała się z 1500 lamp elektronowych, a w tamtych czasach
stosowane w radioodbiornikach lampy niezwykle często przepalały się.
Było to jednak spowodowane częstym włączaniem i wyłączaniem
urządzeo. Problem ten udało się dosyd łatwo rozwiązad. Od momentu
włączenia w grudniu 1943 roku Colossus nie był po prostu wyłączany aż do
kooca wojny. Przed jej zakooczeniem skonstruowano w sumie 10 takich
maszyn. Pozwoliło to na skrócenie rozszyfrowywania wiadomości z kilku
tygodni do zaledwie kilku godzin.
Certyfikat
Roadrunner @ LANL: 1.1 PF/s
kukawka kalifornijska
•
IBM
•
12,960 procesorów Cell (8+1) (w
kasetach serwerowych typu IBM
Blade QS22)
•
6,948 dwu-rdzeniowe AMD
Opteron (LS21 blade)
•
104 TB pamięci operacyjnej
•
RedHat Linux
•
Konsumpcja mocy 2.5 MW
•
294 raki pogrupowane w 18
jednostek
•
540 m
2
Jako pierwszy w historii pokonał barierę jednego 1 PF/s.
Jaguar : 1.75 PFLOPS
• W latach 2009-2010 był najszybszym superkomputerem na
świecie. Znajduje się w laboratorium w Oak Ridge w stanie
Tennessee w USA, służy do badao od podstawowych do
wdrożeniowych. Prace zadawane maszynie są recenzowane.
• Ten Cray XT5-HE jest wyposażony w sześciordzeniowe
procesory AMD Opteron, w sumie 224256 rdzeni. Każdy węzeł
posiada 16 GB DDR2 RAM. Poszczególne węzły łączy
rozgwiazda 2+ (SeaStar) router z jednej strony do łączy HT a z
drugiej do innych rozgwiazd. System operacyjny tego
komputera to Linux.
Tianhe-1: 2.566 PFLOPS
• Tianhe-I lub TH-1 (天河一号) (transkrypcja: Tiānhé yīhào), po polsku
"Droga Mleczna 1- superkomputer o wydajności 2,566 PFLOPS. Znajduje
się w National Supercomputing Center w mieście Tiencin w Chinach i
aktualnie (2010 rok) jest najszybszym superkomputerem na świecie.
• W październiku 2010 roku jego najnowsza wersja (Tianhe-1A),
prześcigneła wcześniejszego rekordzistę, superkomputer Jaguar.
• Tianhe-1A wykorzystuje 14336 procesorów Xeon X5670 i 7168 procesorów
Nvidia Tesla M2050. Jest w nim dodatkowo zainstalowanych 2048
chioskich procesorów FT1000, ale nie są one aktualnie uwzględnione w
jego mocy obliczeniowej. Jego teoretyczna maksymalna wydajnośd to
4,701 PFLOPS. Zużywa 4,04 MW mocy. Posiada 262 TB pamięci operacyjnej
oraz 5 PB dysku twardego w systemie plików Lustre.
Podział względem systemów operacyjnych
Podział względem kontynentów
Producenci
2
1
3
Przewidywania
Technologia grid
Grid ma pozwolić na rozwiązywanie problemów dużej skali, w
zakresie znacznie większym niż pozwalają na to superkomputery.
Globus Alliance: celem projektu jest dostarczenie środowiska
do uruchamiania i tworzenia aplikacji gridowych.
Dwa projekty, które stworzyły gridy o mocy obliczeniowej
większej od superkomputerów:
•BOINC -- 1.2 PFLOPS as of July 27, 2008.
•Folding@Home -- 4.28 PFLOPS, as of November 10, 2008
Technologia ta jest intensywnie wykorzystywana przez
CERN
Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
• kolaboracja 140 centrów komputerowych z 34 paostw, czterech
eksperymentów ATLAS, CMS, LHCb, ALICE na akceleratorze LHC (Large
Hadron Collider) w CERN’ie oraz wielu narodowych i międzynarodowych
projektów gridowych
• celem projektu WLCG jest budowa i utrzymanie systemu gromadzącego i
analizującego dane pomiarowe z eksperymentów.