Raqamli texnologiyalar vazirligi muhammad al xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti

1,2 milliard dollar
Dunyodagi eng qimmat superkompyuter tezligi bo'yicha dunyoda to'rtinchi o'rinda turadi (11 petaflops). 2011 yilda u dunyodagi eng tezkor superkompyuter edi. RIKEN zamonaviy hisoblash texnologiyalari institutida joylashgan Fujitsu K Yer simulyatoridan 60 baravar tezroq. Uning texnik ta'minoti yiliga taxminan 10 million dollarni tashkil etadi va 9,89 MVt quvvatga ega superkompyuterdan foydalaniladi (10 000 ta qishloq uylari yoki bir million shaxsiy kompyuterlar qancha elektr energiyasidan foydalanadi).
Shuni ta'kidlash kerakki, zamonaviy olimlar shu paytgacha qadam tashladilar, ular allaqachon paydo bo'lgan.
So'nggi yillarda kompyuter kompaniyalari tinimsiz ishlamoqda. Natijada dunyoda texnologiya soni keskin o'sib bormoqda.
Eng kuchli kompyuterlar
Yaqin vaqtgacha dunyo DirectX10 haqida bilmas edi va FarCry yoki NFS Underground 2 grafikalari kompyuter imkoniyatlarining eng yuqori cho'qqisi edi. Bir paytlari 600 megabayt ma'lumotni sig'dira oladigan disk texnologiyaning mo''jizasi bo'lib tuyulgan bo'lsa, endi terabaytga mo'ljallangan xotira kartalari jamoat mulki sifatida sotilmoqda.
Superkompyuterlar sohasida ham xuddi shunday narsa yuz beradi. 1993 yilda Tennessi universiteti professori Jek Dongarra dunyodagi eng kuchli kompyuterlar reytingini yaratish g'oyasini ilgari surdi. O'shandan beri TOP500 deb nomlangan ushbu ro'yxat yiliga ikki marta yangilanadi: iyun va noyabr oylarida.
Vaqt o'tmoqda va 90-yillarning boshidagi superkompyuterlar reytingining etakchilari, hatto oddiy kompyuter foydalanuvchilari me'yorlari bo'yicha allaqachon xudosiz eskirgan. Shunday qilib, 1993 yilda birinchi bo'lib o'ylash mashinalari tomonidan yig'ilgan CM-5/1024: 32 MGts chastotali 1024 protsessor, hisoblash tezligi 59,7 gigaflop - bu sizning stolingiz ostidagi oddiy 8 yadroli kompyuterdan biroz tezroq. Bugungi kunda eng yaxshi kompyuter nima?


Sunway TaihuLight
Besh yil oldin AQShda ishlab chiqarilgan superkompyuter quvvat jihatidan kaftni ushlab turardi. 2013 yilda xitoylik olimlar rahbariyatni egallab oldilar va, ehtimol, undan voz kechmoqchi emaslar.
Ayni paytda dunyodagi eng qudratli kompyuter Sunway TaihuLight (tarjimasi "Taysu ko'li nurining ilohiy kuchi" deb tarjima qilingan), 93 petaflops (maksimal tezlik - 125,43 petaflops) hisoblash tezligiga ega ulkan mashina hisoblanadi. Bu avvalgi rekordchi - Tianhe-2 superkompyuteridan 2,5 baravar kuchliroq bo'lib, u 2016 yil iyunigacha eng qudratli hisoblanadi.


Sunway Taihulite 10,5 million yadroga ega (40,960 protsessor, ularning har biri 256 hisoblash va 4 ta nazorat yadrosi).
2016 yilning eng kuchli kompyuteri mana shunday ko'rinishga ega.
Barcha uskunalar Xitoyda ishlab chiqarilgan va ishlab chiqarilgan, o'tmishdagi eng kuchli kompyuter protsessorlari esa Amerikaning Intel kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan. Sunway TaihuLight 270 million dollarga baholanmoqda. Superkompyuter Vuxi okrugi milliy superkompyuter markazida joylashgan.
O'tgan yillar rekordchilari
2016 yil iyungacha (va TOP500 ro'yxati har iyun va noyabr oylarida yangilanadi) eng qudratli va eng tezkor kompyuter Xitoyda Mudofaa fanlari asosida ishlab chiqilgan Tianhe-2 super mashinasi (xitoycha "Somon yo'li" dan tarjima qilingan) edi. va Inspur kompaniyasi yordamida Changsha shahridagi Texnologiya Universiteti.


Tianhe-2 kuchi soniyasiga 2507 trillion operatsiyani (soniyasiga 33,86 petaflops), eng yuqori ko'rsatkichini - 54,9 Petaflopsni ta'minlaydi. Xitoy taraqqiyoti 2013 yilda ishga tushirilgandan buyon ushbu reytingni egallab turibdi - bu juda ajoyib ko'rsatkich!
Tianhe-2 superkompyuteri
Tianhe-2 ning xarakteristikalari quyidagicha: 16 ming tugun, 32 ming 12 yadroli Intel Xeon E5-2692 protsessorlari va 48 ming 57 yadroli Intel Xeon Phi 31S1P tezlatgichlari, bu jami 3,120,000 yadrolarni anglatadi; 256 ming 4 GB DDR3 operativ xotira va 176000 8 GB GDDR5 chiziqlar - jami 2 432 000 GB RAM. Qattiq disk hajmi 13 million Gb dan oshadi. Biroq, u ishlamaydi - bu faqat hisoblash uchun mo'ljallangan, Somon yo'li-2-da o'rnatilgan video karta yo'q. Xususan, bu metro qurilishi va shaharsozlik uchun hisob-kitoblarga yordam beradi.
Yaguar
Uzoq vaqt davomida AQShning superkompyuteri Jaguar reytingning yuqori qismida edi. Qolganlardan qanday farq qiladi va uning texnik afzalliklari nimada?


Yaguar deb nomlangan superkompyuter juda ko'p mustaqil hujayralardan iborat bo'lib, ikkita bo'limga bo'lingan - XT4 va XT5. Oxirgi bo'lim to'liq 18688 hisoblash hujayralarini o'z ichiga oladi. Har bir katakchada chastotasi 2,3 gigagertsli ikkita oltita yadroli AMD Opteron 2356 protsessori, 16 Gb DDR2 RAM, shuningdek SeaStar 2+ router mavjud. O'yin uchun eng kuchli kompyuterni yaratish uchun ushbu bo'limdan bitta katak ham etarli bo'ladi. Bo'limda faqat 149504 hisoblash yadrosi, juda ko'p RAM - 300 TB dan ortiq, shuningdek 1,38 Petaflops ishlashi va 6 Petabaytdan ortiq disk maydoni mavjud.
Kompyuter monsterini yig'ish
XT4 bo'limida 7832 katak mavjud. Ularning xarakteristikalari oldingi XT5 bo'limiga qaraganda ancha mo''tadil: har bir hujayrada 2,1 gigagertsli chastotali bitta olti yadroli protsessor, 8 Gb operativ xotira va SeaStar 2 yo'riqchisi mavjud.U erda 31 328 hisoblash yadrosi va 62 TB dan ortiq bo'limdagi xotira, shuningdek, eng yuqori ko'rsatkich 263 TFLOPS va 600 TB dan ortiq disk maydoni. Jaguar superkompyuteri o'zining Cray Linux Environment operatsion tizimida ishlaydi.
IBM tomonidan ishlab chiqarilgan yana bir kompyuter - Roadrunner, Yaguarning orqa qismida nafas oladi. Eng kuchli hisoblash hayvonlari soniyasiga 1 000 000 000 000 ta operatsiyani hisoblash imkoniyatiga ega. U Los-Alamosdagi Milliy Yadro Xavfsizligi Ma'muriyatining energetika bo'limi (yoki Energetika Departamentining Milliy Yadro Xavfsizligi Ma'muriyati) uchun maxsus ishlab chiqilgan. Ushbu superkompyuter yordamida AQShda joylashgan barcha yadro qurilmalarining ishlashini boshqarish rejalashtirilgan edi.


Road Runner-ning eng yuqori ishlov berish tezligi taxminan 1,5 petaflopsni tashkil qiladi. Biz har biri soniyasiga 400 milliard operatsiyani (ya'ni 400 gigaflop) tashkil etadigan 3456 dona original uch pichoqning umumiy quvvati haqida gapiramiz. Roadrunner ichida 20 mingga yaqin yuqori samarali ikki yadroli protsessorlar - 12 960 ta Cell Broadband Engine va 6948 AMD Opteron, bu IBMning o'zi yaratgan. Bunday superkompyuterda 80 terabaytli tizim xotirasi mavjud.
Xo'sh, texnologiyaning bunday mo''jizasi qancha joyni egallaydi? Avtomobil 560 kvadrat metrga teng maydonda joylashgan. Va kafedraning butun iqtisodiyoti asl me'morchiligi serverlariga qadoqlangan. Barcha jihozlarning og'irligi qariyb 23 tonnani tashkil qiladi. Shuning uchun uni tashish uchun Yadro xavfsizligi bo'yicha milliy ma'muriyat xodimlariga kamida 21 yirik traktor agregatlari kerak bo'ladi.
Petafloplar nima ekanligi haqida bir necha so'z. Bitta petaflops taxminan 100000 zamonaviy noutbukning umumiy quvvatiga teng. Agar siz tasavvur qilishni xohlasangiz, ular deyarli ikki yarim kilometr uzunlikdagi yo'lni bosib o'tishlari mumkin. Boshqa taqqoslash: sayyoramizning 46 yil davomida butun aholisi kalkulyatorlardan Roadrunner bir kunda amalga oshirishi mumkin bo'lgan hisob-kitoblarni amalga oshiradi. Tasavvur qiling, bu bizning reytingimiz etakchisi Sunway TaihuLighni qanchalik beparvo qiladi?
Titan
2012 yilda AQSh Energetika vazirligining Oakrij milliy laboratoriyasida 20 petaflopga mo'ljallangan Titan superkompyuteri ishga tushirildi, boshqacha qilib aytganda, u bir soniyada kvadrillion suzuvchi nuqta operatsiyalarini bajarishi mumkin.


Titan Krey tomonidan ishlab chiqilgan. Amerikalik mutaxassislar Titandan tashqari so'nggi yillarda yana ikkita superkompyuter yaratdilar. Ulardan biri - Mira - sanoat va tadqiqot ehtiyojlari uchun mo'ljallangan, ikkinchisi - Sequoia yordamida esa yadro qurollarini sinovdan o'tkazadi. Ushbu rivojlanishlarning ortida IBM korporatsiyasi turibdi.
Rossiyadagi eng kuchli kompyuter
Afsuski, Rossiyaning eng qudratli kompyuteri deb tan olingan "Lomonosov-2" rusumli ishlab chiqarish TOP500-da 41-o'rinda (2016 yil iyun holatiga ko'ra). U Moskva davlat universiteti ilmiy-hisoblash markazida joylashgan. Mahalliy superkompyuterning quvvati 1849 petaflops, eng yuqori quvvati 2,5 petaflops. Yadro soni: 42,688.



Yandex.Zen-dagi kanalimizga obuna bo'ling
Ilgari birinchi o'rinni egallab turgan K Computer superkompyuter uchinchi o'ringa tushirildi. Uning ishlashi 11,28 Pflop (1-rasmga qarang). Eslatib o'tamiz, floplar (FLoating-point Operations Per Second, FLOPS) bu ma'lum bir hisoblash tizimining soniyada qancha suzuvchi nuqta operatsiyalarini bajarishini ko'rsatadigan kompyuter ish faoliyatini o'lchaydigan birlikdir.
K Computer - bu Rikagaku Kenkiyo fizik-kimyoviy tadqiqotlar instituti (RIKEN) va Fujitsuning hamkorlikdagi ishlanmasi. U Yaponiyaning Ta'lim, madaniyat, sport, fan va texnologiyalar vazirligi (MEXT) boshchiligidagi yuqori samarali hisoblash infratuzilmasi tashabbusi doirasida yaratilgan. Superkompyuter Yaponiyaning Kobe shahridagi Ilg'or Hisoblash fanlari instituti hududida o'rnatilgan.
Superkompyuter tarqatilgan xotira me'morchiligiga asoslangan. Tizim 80000 dan ortiq hisoblash tugunlaridan iborat bo'lib, ularning har biri 96 ta hisoblash tugunlari va 6 ta kirish / chiqish tugunlarini o'z ichiga olgan 864 ta javonlarda joylashgan. Har biri bitta protsessor va 16 Gb tezkor xotirani o'z ichiga olgan tugunlar olti o'lchovli tsikl / torus topologiyasiga muvofiq o'zaro bog'langan. Umuman olganda, tizim Fujitsu tomonidan 45nm texnologiyasi asosida ishlab chiqarilgan 88,128 sakkiz yadroli SPARC64 VIIIfx protsessorlaridan (705,024 yadro) foydalanadi.
Ushbu umumiy maqsadli superkompyuter yuqori darajadagi ishlash darajasini va ko'plab dasturlarni qo'llab-quvvatlashni ta'minlaydi. Tizim iqlim o'zgarishi, tabiiy ofatlarning oldini olish va tibbiyot sohalarida tadqiqotlar o'tkazish uchun ishlatiladi.
Noyob suvni sovutish tizimi uskunaning ishdan chiqish ehtimolini kamaytirishga va umumiy energiya sarfini kamaytirishga yordam beradi. Energiyani tejashga yuqori samarali uskunalar, issiqlik va elektr energiyasi uchun kogeneratsiya tizimi va qator quyosh panellari yordamida erishiladi. Bundan tashqari, sovutgichdan chiqindi suvni qayta ishlash mexanizmi atrof-muhitga salbiy ta'sirini kamaytirishga yordam beradi.
K kompyuteri joylashgan bino zilzilaga chidamli bo'lib, Yaponiya shkalasi bo'yicha (0-7) 6 yoki undan katta balli zilzilalarga bardosh bera oladi. Uskunalar shkaflari va kabellarini yanada samarali joylashtirish uchun 50 × 60 m o'lchamdagi uchinchi qavat qo'llab-quvvatlovchi ustunlardan to'liq ozod qilinadi. Zamonaviy qurilish texnologiyalari og'irligi 1,5 tonnani tashkil etadigan javonlarni o'rnatish uchun ruxsat etilgan yuk darajasini (1 t / m2 gacha) ta'minlashga imkon berdi.
SUPER KOMPYUTER SEQUOIA
Livermor milliy laboratoriyasida o'rnatilgan Sequoia superkompyuteri. Lourens, 16.32 Pflops ko'rsatkichiga ega va reytingning ikkinchi qatorini egallaydi (2-rasmga qarang).
Ushbu Blue Gene / Q-ga asoslangan IBM petaflop superkompyuteri AQShning Yadro Xavfsizligi Milliy Boshqarmasi (NNSA) uchun Kengaytirilgan Simulyatsiya va Hisoblash dasturi doirasida qurilgan.
Tizim 96 tokchadan va 98 304 hisoblash tugunidan iborat (har bir tokchaga 1024 tugun). Har bir tugun 16 yadroli PowerPC A2 protsessorini va 16 Gb DDR3 RAMni o'z ichiga oladi. Hammasi bo'lib 1,572,864 protsessor yadrosi va 1,6 PB xotiradan foydalaniladi. Tugunlar "besh o'lchovli torus" topologiyasiga muvofiq bir-biriga bog'langan. Tizim egallagan maydon 280 m2. Umumiy quvvat sarfi 7,9 MVtni tashkil qiladi.
Sequoia superkompyuteri dunyoda birinchi bo'lib ilmiy hisob-kitoblarni amalga oshirdi, buning uchun 10 Pflops dan ortiq ishlov berish kuchi kerak edi. Shunday qilib, HACC kosmologik modellashtirish tizimi 3,6 trillion zarracha rejimida ishga tushirilganda taxminan 14 Pflopni talab qildi va inson yuragi elektrofizyologiyasini modellashtirish uchun Cardiod loyiha kodini ishga tushirish paytida ushbu ko'rsatkich deyarli 12 Pflopga etdi.
SUPER KOMPYUTER TITAN
Dunyodagi eng tezkor superkompyuter AQShning Oak Ridge milliy laboratoriyasida (ORNL) o'rnatilgan Titan superkompyuteri deb tan olindi. Linpack mezonlarida uning ishlashi 17,59 Pflopni tashkil etdi.
Titan gibrid CPU-GPU arxitekturasini amalga oshiradi (3-rasmga qarang). Tizim 18,688 tugundan iborat bo'lib, ularning har biri 16 yadroli AMD Opteron protsessori va Nvidia Tesla K20X grafik tezlatgichi bilan jihozlangan. Hammasi bo'lib 560 640 protsessordan foydalaniladi. Titan - bu ORNL-da ilgari ishlagan Jaguar superkompyuterining yangilanishi va bir xil server shkaflarini egallagan (jami 404 m2).
Mavjud quvvat va sovutish tizimlaridan foydalanish imkoniyati qurilish jarayonida taxminan 20 million dollarni tejab qoldi. Superkompyuter 8,2 MVt quvvat sarflaydi, bu esa Yaguarga nisbatan 1,2 MVt ko'proq, suzuvchi nuqta ko'rsatkichidan 10 baravar ko'proq ishlaydi.
Titan birinchi navbatda materialshunoslik va atom energetikasi sohasidagi tadqiqotlar, shuningdek, ichki yonish dvigatellari samaradorligini oshirish bilan bog'liq tadqiqotlar uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, u iqlim o'zgarishini simulyatsiya qilish va mumkin bo'lgan yumshatish strategiyasini tahlil qilish uchun ishlatiladi.
ENG "Yashil" SUPER KOMPYUTER
Eng yuqori samarali tizimni aniqlashga qaratilgan Top500 reytingidan tashqari, "eng yashil" superkompyuterlarni belgilaydigan Green500 reytingi ham mavjud. Bu erda energiya samaradorligi ko'rsatkichi (Mflops / W) asos bo'lib olinadi. Ayni paytda (reytingning so'nggi soni - 2012 yil noyabr) Green500-ning etakchisi super Beacon kompyuteridir (Top500-da 253-o'rin). Uning energiya samaradorligi ko'rsatkichi 2499 Mflop / Vt.
Beacon Intel Xeon Phi 5110P koprotsessorlari va Intel Xeon E5-2670 protsessorlari bilan ishlaydi, shuning uchun eng yuqori ko'rsatkichlar umumiy quvvati 44,9 kVt bo'lgan 112,200 Gflops ga yetishi mumkin. Xeon Phi 5110P koprotsessorlari kam quvvat sarfi bilan yuqori ishlashni ta'minlaydi. Har bir koprotsessorning quvvati 1 teraflop (ikki aniqlikdagi operatsiyalarni bajarishda) ga teng va 320 Gbit / s tezlikda o'tkazuvchanligi 8 Gbaytgacha bo'lgan GDDR5 xotirasini qo'llab-quvvatlaydi.
Xeon Phi 5110P passiv sovutish tizimi yuqori zichlikdagi serverlar uchun ideal bo'lgan TDP 225W darajasida ishlaydi.
SUPER KOMPYUTER EURORA
Biroq, 2013 yil fevral oyida Bolonya (Italiya) shahrida joylashgan Eurora superkompyuteri energiya samaradorligi bo'yicha Beacon-dan oshib ketganligi (3150 Mflop / vatt va 2499 Mflop / Vt) haqida xabarlar paydo bo'ldi.
Eurora Eurotech tomonidan qurilgan bo'lib, ularning har biri ikkita Intel Xeon E5-2687W protsessorlari, ikkita Nvidia Tesla K20 GPU tezlatgichlari va boshqa texnik vositalarni o'z ichiga olgan 64 tugundan iborat. Bunday qurilmaning o'lchamlari noutbukning o'lchamlaridan oshmaydi, ammo ularning ishlashi 30 baravar yuqori, quvvat sarfi esa 15 baravar kam.
Eurora-dagi yuqori energiya samaradorligiga bir nechta texnologiyalarni qo'llash orqali erishildi. Eng katta hissa suvni sovutishdir. Shunday qilib, har bir superkompyuter tuguni - bu sendvichning bir turi: pastki qismida markaziy uskunalar, o'rtada suv issiqlik almashinuvchisi va yuqori qismida yana bir elektron birlik (4-rasmga qarang).
Bunday yuqori natijalarga issiqlik o'tkazuvchanligi yaxshi materiallardan foydalanish hamda sovutish kanallarining keng tarmog'i tufayli erishiladi. Yangi hisoblash moduli o'rnatilganda uning kanallari sovutish tizimining kanallari bilan birlashtirilib, bu maxsus ehtiyojlarga qarab superkompyuterning konfiguratsiyasini o'zgartirishga imkon beradi. Ishlab chiqaruvchilarning fikriga ko'ra, sizib chiqishi xavfi chiqarib tashlangan.
Eurora superkompyuteri 48 voltli doimiy quvvat manbalaridan ishlaydi, ularning kiritilishi energiya konversiyasini kamaytirdi. Va nihoyat, hisoblash uskunasidan chiqarilgan iliq suvdan boshqa maqsadlarda foydalanish mumkin.
Xulosa
Superkompyuter sanoati faol rivojlanmoqda va tobora ko'proq ishlash va energiya samaradorligi bo'yicha rekordlarni o'rnatmoqda. Shuni ta'kidlash kerakki, bugungi kunda suyuqlikni sovutish va 3D modellashtirish texnologiyalari boshqa joylarda bo'lmaganidek, aynan shu sohada keng qo'llaniladi, chunki mutaxassislar oldida juda kuchli hisoblash tizimini yig'ish vazifasi turibdi. minimal energiya yo'qotilishi bilan cheklangan hajm.