Reja: Super kompyuterlar haqida tushuncha

Super kompyuterlar arxetekturasi. Agar IBM superkompyuterining arxitekturasining oldingi rasmiga nazar tashlasangiz, u juda yaxshi ko'rinadi ular qanday tuzilgan?. Yaxshi qadrlash mumkin qismlar eng oddiyidan yig'ilgan to'plamga. Ko'rib turganingizdek, elementar komponent - bu chip, ya'ni baza sifatida ishlatiladigan protsessor yoki mikroprotsessor. Masalan, bu AMD EPYC ekanligini tasavvur qiling. Keyinchalik, AMD EPYC odatda ikkita yoki to'rtta rozetkaga ega bo'lgan anakartga kiritiladi, shuning uchun ularning har biri MP yoki bo'lmagan kompyuterlarimizdagi anakartlardan farqli o'laroq 1 yoki 2 ta EPYCga ega bo'ladi. Xo'sh, bizda allaqachon bir nechta chipli taxta bor va, albatta, anakartga odatdagi komponentlar ham qo'shiladi. anakart uy kompyuterida, ya'ni xotira banklarida va hokazo. Ushbu plitalardan biri tez-tez chaqiriladi hisoblash mashinasi rasmda ko'rib turganingizdek.Va ular odatda metall tortmasida yakka tartibda joylashtirilgan yoki bir nechtasida to'plangan. Ushbu tortmalarni siz jinlarning fotosuratida ko'rasiz tugun kartasi. Ushbu tugunlar yoki tortmachalar odatda guruhlar bo'yicha standart o'lchovlarga ega bo'lgan relslarga kiritiladi (o'rta samolyot), har doim ham hammasi ham hisoblash mashinalari bilan tugunlarga to'g'ri kelmasa ham, lekin ba'zi bir bo'shliqlar pastda va tepada boshqa "tortmachalar" ni yoki tarmoq kartalari va barcha bu elementlarni o'zaro bog'laydigan aloqa tizimlari joylashgan tugunlarni joylashtirish uchun bo'sh qoldiriladi. shkaflar, PSU yoki quvvat manbai, RADI-da tuzilgan qattiq disklarni o'z ichiga oladigan boshqa tovoqlar va boshqalar.
Statistik tahlilidan superkompyuterlarda qo‘llanilayotgan operatsion tizimlar ichida Linux operatsion tizimi hissasining yuqoriligini kuzatish mumkin. Bugungi kunda ro‘yxatdagi superkompyuterlarning 85.20 foizi Linux operatsion tizmi(426 — Linux, 34 — Aralash, 30 — Unix, 6 — Windows, 2 — BSD, 2 — Mac OS) da ishlamoqda.
Zamonaviy super kompyuterlar. Yaponiyaning Fujitsu kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan «K Computer» nomli superkompyuter jahondagi eng kuchli elektron hisoblash mashinasi deb topilgan. Shunday qilib, jahondagi Top-500 superkompyuterlar reytingida birinchi o‘rin sohibi o‘zgardi. 2010-yil noyabr oyidan beri ushbu reytingni Xitoyning Milliy mudofaa texnologiyalari institutiga o‘rnatilgan «Tianhe-1A» superkompyuteri boshqarib kelayotgan edi. Bu haqda CNET internet-nashri xabar bergandi. O‘tkazilgan sinov natijalariga ko‘ra, «K Computer» superkompyuterining unumdorligi soniyasiga 8,16 petaflopni (1 petaflop = soniyasiga suzib yuruvchi nuqta bilan 1 000 000 000 000 000 operatsiya) tashkil etdi. Bu millionta oddiy shaxsiy kompyuter quvvatlarining yig‘indisiga teng. Xitoyning superkompyuteri esa bu borada 2,6 petaflop natijani ko‘rsatdi. Jahondagi eng kuchli superkompyuterlar beshligiga Amerikaning Jaguar kompyuter tizimi (1,75 petaflop), Xitoyning Nebulae (1,27 petaflop) va Yaponiyaning Tsubame 2.0 (1,19 petaflop) superkompyuterlari ham kirgan. Top-500 superkompyuterlar reytingida eng ko‘p AQSH’da o‘rnatilgan elektron hisoblash mashinalari joy olgan (256 ta). Ikkinchi o‘rinda — Xitoy (62 ta), uchinchi o‘rinda — Germaniya (30 ta), to‘rtinchi o‘rinda — Buyuk Britaniya (27 ta), beshinchida esa — Yaponiya (26 ta). Eslatib o‘tish kerakki, Top-500 8superkompyuterlar reytingi yilda ikki marta — noyabr va iyun oylarida yangilanadi. Ro‘yxatning eng yuqori pog‘onasini yaqinda egallagan «K Computer» Yaponiyaning Kobe shahridagi Fizika-kimyo tadqiqotlari instituti (RIKEN) binosiga o‘rnatilgan. Ushbu kompyuter tizimi har birida 8 tadan yadro bo‘lgan 80 ming dona protsessordan iborat. Uni Yaponiyaning Fujitsu kompaniyasi ishlab chiqargan.
Yangi ixtiro qilingan superkompyuterlar kelayotgan ob-havoni oldindan bashorat qilish imkoniyatini yaratishi tabiiy ofatlarning oldini olishda va boshqa masalalarda juda muhim hisoblanadi. Lekin bunday superkompyuterlarning ishlab chiqarish juda katta mablag, malaka va vaqt talab etgani uchun, ularni ishlab chiqarish va foydalanishga har qanday tashkilotning ham imkoniyati yetmaydi. Undan ezgu maqsadlarni amalga oshirishda samarali foydalanishi hayotimiz farovonligi yo‘lidagi dadil qadamlardan biri bo‘lib xizmat qilishi tayin. Chunki superkompyuterlarning ishlash tezligi va hajmi o‘ta yuqoridir.
Zamonaviy superkompyuterlar. Dunyodagi eng kuchli superkompyuterlar Zamonaviy super kompyuterlar
Superkompyuter juda moslashuvchan va juda keng atamadir. Super-kompyuterning umumiy ma'nosida ushbu kompyuter bozorda mavjud bo'lgan barcha kompyuterlarga qaraganda ancha kuchli. Ba'zi muhandislar hazillashib, bir tonnadan ortiq og'irlikdagi har qanday kompyuterni superkompyuter deb atashadi. Va aksariyat zamonaviy superkompyuterlarning vazni bir tonnadan oshadi. Bir tonnadan ortiq bo'lsa ham, har bir kompyuterni "super" deb atash mumkin emas. Mark-1, Eniak ham og'ir vazn toifasiga kiradi, ammo ular o'z vaqtlari uchun ham superkompyuter hisoblanmaydi.
Texnologik taraqqiyotning tezligi shunchalik katta ediki, bugungi superkompyuter 5-10 yil ichida uy kompyuteridan kam bo'lib qoladi. Superkompyuter termini o'tgan asrning 20-yillarida, superkompyuter atamasi 60-yillarda paydo bo'lgan. Ammo u ko'p jihatdan Seymur Krey va uning super kompyuterlari Cray-1, Cray-2 tufayli keng tarqaldi. Garchi Seymur Krey o'zi ushbu atamani ishlatishni afzal ko'rmasa ham. Uning mashinalarini nomlaydi, shunchaki kompyuter.
1972 yilda S. Krey CDC-dan chiqib, o'zining Cray Research kompaniyasini tashkil qiladi, 1976 yilda. birinchi vektorli konveyer kompyuterini ishga tushiradi CRAY-1: tsikl vaqti 12,5n, 12 ta truboprovodli funktsional birlik, maksimal ishlash sekundiga 160 million operatsiya, RAM 1Mwordgacha (so'z - 64 bit), xotira tsikli - 50ns. Asosiy yangilik - mustaqil ma'lumotlarning butun massivlari bilan ishlaydigan va truboprovodli funktsional qurilmalardan samarali foydalanishga imkon beradigan vektor ko'rsatmalarining kiritilishi.
Cray-1 birinchi superkompyuterlardan biri hisoblanadi. Kompyuter protsessorlari o'sha paytda ulkan registrlar to'plamiga ega edilar. Qaysi guruhlarga bo'lingan. Har bir guruh o'z funktsional maqsadiga ega edi. Kompyuter xotirasida adreslash uchun mas'ul bo'lgan manzil registrlari bloki. Vektorli registrlar bloki, skalar registrlar bloki.
Birinchi sovet superkompyuteri
Superkompyuter paydo bo'lishining boshida, bu katta hajmdagi ma'lumotlarni tezkor qayta ishlash va murakkab matematik va analitik hisob-kitoblarga bo'lgan ehtiyoj bilan bog'liq edi. Shuning uchun birinchi superkompyuterlarning arxitekturasi oddiy kompyuterlardan kam farq qilardi. Faqat ularning kuchi standart ish stantsiyalaridan bir necha baravar katta edi. Dastlab, superkompyuterlar odatiy skaler bo'lgan vektor protsessorlari bilan jihozlangan. 80-yillarga kelib bir nechta vektor protsessorlari parallel ishlashga o'tkazildi. Ammo bu rivojlanish yo'li aqlga sig'maydigan bo'lib chiqdi. Superkompyuterlar parallel skalyar protsessorlarga o'tdilar.
Massiv parallel protsessorlar superkompyuterlar uchun asos bo'ldi. Minglab ishlov berish elementlari birlashib, kuchli hisoblash platformasini yaratdi. Parallel protsessorlarning aksariyati RISC arxitekturasiga asoslangan. RISC (Reduced Instruction Set Computing) - qisqartirilgan buyruqlar to'plami bilan hisoblash. Ushbu atama bilan protsessor ishlab chiqaruvchilari oddiy ko'rsatmalar tezroq ishlaydigan tushunchani anglatadi. Ushbu usul sizga protsessorlarni ishlab chiqarish narxini pasaytirishga imkon beradi. Bir vaqtning o'zida ularning samaradorligini oshirish.
Kuchli hisoblash echimlariga ehtiyoj tez o'sdi. Superkompyuterlar juda qimmat. Shu bilan bir qatorda alternativa talab qilingan Va ularning o'rnini klasterlar egalladi. Ammo hozirgi kunda ham kuchli kompyuterlar superkompyuterlar deb nomlanadi. Klaster - bu tarmoqqa ulangan va bitta vazifa ustida ishlaydigan serverlar to'plami. Ushbu server guruhi yuqori ishlashga ega. Alohida ishlaydigan bir xil serverlardan bir necha baravar ko'p. Klaster yuqori ishonchlilikni ta'minlaydi. Bitta serverning ishdan chiqishi butun tizimning favqulodda to'xtashiga olib kelmaydi, lekin uning ishlashiga ozgina ta'sir qiladi. Klasterdagi serverni butun tizimni o'chirmasdan almashtirish mumkin. Siz darhol superkompyuter uchun katta miqdordagi pulni to'sib qo'yishingiz shart emas. Klasterni bosqichma-bosqich qurish mumkin, bu korxona xarajatlarini sezilarli darajada pasaytiradi.

Superkompyuterning maqsadlari

1. Protsessorning maksimal arifmetik ishlashi;
2. operatsion tizimning samaradorligi va dasturchi uchun u bilan aloqa qilish qulayligi;
3. Yuqori darajadagi tillardan tarjima qilish samaradorligi va dasturlarni avtokodda yozib qo'ymaslik;
4. Parallel arxitektura algoritmlarini parallellashtirish samaradorligi;
5. Ishonchliligini oshiring.

Zamonaviy superkompyuterlarning arxitekturasi

Kompyuter arxitekturasi ko'plab dasturiy ta'minot va dasturiy ta'minotni yaratish bilan bog'liq bo'lgan ko'plab muammolarni qamrab oladi. Ushbu omillar orasida asosiylari quyidagilar: xarajatlar, ko'lam, funktsional imkoniyatlar, ishlatishda qulaylik va texnik vositalar arxitekturaning asosiy tarkibiy qismlaridan biri hisoblanadi.EHM arxitekturasi ikkala kompyuter tarkibini aks ettiruvchi strukturani va dasturiy ta'minotni va matematikani o'z ichiga oladi. qo'llab-quvvatlash. Kompyuterning tuzilishi - bu elementlar va ular orasidagi bog'lanishlar to'plami. Barcha zamonaviy kompyuterlar qurilishining asosiy printsipi dasturiy ta'minotni boshqarishdir.
Barcha kompyuterlar buyruqlar soniga va ma'lumotlar oqimiga qarab to'rtta sinfga bo'linadi.