Суперкомпютър

Суперкомпютър Cray-2 от 1985 г.

Суперкомпютър се нарича компютър, който за момента на създаването си притежава най-високите показатели на капацитет на обработка на данни и в частност, скорост на изчисленията.

История

Cray-1, запазен в Техническия музей в Мюнхен

Историята на суперкомпютрите започва през 1960 година с компютъра „Атлас“ в Манчестърския университет и серия от компютри в „Control Data Corporation“ (CDC), проектирана от Сиймур Крей. Те използват иновативен дизайн и паралелизъм за постигане на върхова на изчислителна производителност.

„Атлас“ е съвместен проект на „Феранти“ и Манчестърския университет и е проектиран да работи при скорост на обработка, приближаваща една микросекунда на инструкция или около един милион инструкции в секунда. Изграждането на първия „Атлас“ започва официално на 7 декември 1962 година като един от първите суперкомпютри в света – смятан и за най-мощния компютър в света по това време със значителна преднина и за еквивалент на четири „IBM 7094s“.

При „CDC 6600“, проектиран от Крей и завършен през 1964 г., използваните дотогава германиеви транзистори са заменени със силициеви, тъй като те работят по-бързо, а проблемът с прегряването им е решен чрез използване на принудително охлаждане, което прави „CDC 6600“ най-бързия компютър в света. Като се има предвид, че производителността на „CDC 6600“ надминава тази на всички други компютри по това време около 10 пъти, той е наречен „суперкомпютър“, поставяйки началото на пазара за суперкомпютри.

Крей напуска CDC през 1972 година, за да основе своя собствена компания „Cray Research“. Четири години по-късно той представя 80 мегахерцовия „Cray 1“, който става един от най-успешните суперкомпютри в историята. „Cray-2“ е пуснат през 1985 г. и има 8 процесора с течно охлаждане. Работи с производителност 1,9 GigaFLOPS и е вторият по бързодействие в света, след суперкомпютъра „М-13“ в Москва.

Докато суперкомпютрите на 1980-те години използват само няколко процесора, през 1990-те започват да се появяват машини с хиляди процесори както в САЩ, така и в Япония, поставяйки нови рекорди за производителност. Суперкомпютърът „Wind Tunnel“ на „Fujitsu“ използва 166 векторни процесора и заема първото място през 1994 г. с върхова скорост 1,7 GigaFLOPS (GFLOPS) на процесор. „Hitachi SR2201“ постига върхово изпълнение 600 GFLOPS през 1996 г. с помощта на 2048 процесора, свързани чрез бърза триизмерна напречна мрежа. „Intel Paragon“ може да има между 1000 и 4000 „Intel i860“ процесори в различни конфигурации, и е класиран като най-бързият в света през 1993 г. „Paragon“ е „MIMD“ машина, която свързва процесора чрез високоскоростна двумерна мрежа, позволявайки на процесите да се изпълняват на различни възли, комуникиращи през „Message Passing Interface“.

Употреба

Суперкомпютрите се използват за решаване на задачи, които изискват огромни количества изчисления в секунда. Такива са например проблеми от квантовата механика, метеорологични прогнози и изследвания на климата, моделиране на структури и свойства на химични съединения, биологични макромолекули, полимери и кристали, криптоанализ, физични симулации (например на самолет в аеродинамичен тунел, на взривяване на ядрени оръжия, на ядрен синтез).

Основни потребители на суперкомпютри са големите световни университети, научноизследователски институти, военните ведомства.

В днешно време суперкомпютрите са уникални машини, създавани само по поръчка от компании като Cray, IBM и Hewlett-Packard, които през 1980-те поглъщат много по-малки компютърни компании, придобити заради техния опит.

Към ноември 2012 г. най-бързият суперкомпютър е Titan с производителност от 20 петафлопс, разположен в Националната лаборатория „Оук Ридж“. Разработва се и Cray XC30 с изчислителна мощ от 100 петафлопс, планиран за първото тримесечие на 2013 г. Към края на 2016 г. обаче и двата най-мощни суперкомпютъра в света са китайски – Sunway TaihuLight и Tianhe-2. Особено интересен е TaihuLight, построен изцяло с проектирани и произведени в Китай процесори.

В България

В годините на разцвет на производството на компютри в България ИЗОТ 1014Е (ЕС 1037), копиран от Magnuson 80/42 по поръчка на Академията на Науките на Съветския Съюз (Magnuson 80/42 е среден клас компютър, съвместим с IBM4341), в конфигурация с 10 матрични процесора ЕС 2709 е представен като българския суперкомпютър с производителност 100 МФлоп/с, изпреварил съветските машини от програмата „Елбрус“. Копирането на ИЗОТ 1014Е от Magnuson 80/42, ( – параграф 10),( – Приложение 3, стр.8 – последен параграф, стр. 9 – първи параграф) е свързано с един от най-тежките случаи на високотехнологична контрабанда от САЩ – аферата Чарлз МакВей II (Charles Julius McVey), разкрита през април 1982 г. По този случай през 1987 г. са издадени две 10-годишни ефективни присъди на Кевин Ерик Андерсон (Kevin Eric Anderson) и Иван Батинич (Ivan Batinic) от групата на Чарлз МакВей II. Машина от този тип е монтирана в Института по космически изследвания на АН на СССР и на нея се извършва компютърно моделиране на траекториите на космическите сонди Вега 1 и Вега 2.

• 2008 г. – България влиза на позиция 126 в класацията със своя първи суперкомпютър Blue Gene, разположен в Националния център за суперкомпютърни приложения. Към ноември 2009 г. е на 377-о място, а към ноември 2012 той вече е извън първите 500 по производителност;

• 2015 г. – в Центъра за високопроизводителни пресмятания при ИИКТ на БАН, влиза в действие вторият български суперкомпютър Авитохол. При пускането му в действие, през ноември, 2015 г., Авитохол е на 388^-мо място, в TOP500 на компютрите, в света.

• 2016 г. От юли в София Тех Парк работи клъстерът „Нестум“, базиран на компактна хомогенна компютърна архитектура с общо 768 ядра, всяко с по 4 GB оперативна памет (общо 3 TB), с теоретична производителност на изчисленията 23 347 ГФлопс. Въпреки високата производителност на системата, към момента на пускане в действие е извън TOP500 и формално, не може да се дефинира като суперкомпютър.

• 2022 г. В София Тех Парк работи Discoverer – петаскейл суперкомпютър, част от инфраструктурата EuroHPC, Той е с изчислителна мощност от над 4,51 петафлопс. От 2024 г. Discoverer е в процес на надграждане.

Вижте също

• TOP500
• IBM Watson