Hva er en superdatamaskin? Topp 10 superdatamaskiner i verden

Annonse

Ordbokdefinisjonen av en superdatamaskin er "en spesielt kraftig hovedramme-datamaskin."

"Kraften" til en superdatamaskin er definert av hvor mange operasjoner systemet kan behandle hvert sekund.

Dette er en bred definisjon med en målpost som endres hver gang datateknologien utvikler seg. De raskeste personlige datamaskiner i dag behandler operasjoner med den hastigheten som superdatamaskiner utførte for flere tiår siden. Det er så raskt denne teknologien endres.

Så hva er egentlig en superdatamaskin, egentlig?

La oss se nærmere på hvordan superdatamaskiner ser ut i dag for å finne ut av det.

Verdens mektigste superdatamaskin

I mange år kjempet USA, Kina og Japan om å være det landet som eide den raskeste superdatamaskinen i verden. “Rask” er definert av antall petaflops som datasystemet kan utføre. EN petaflop er tusen teraflops, eller en firedobling flytende punktoperasjoner per sekund PC Benchmark-tester: Hva er de, og gjør de faktisk noe?Det er mange tekniske nettsteder på Internett som omhandler målestokk - en hel rekke diagrammer og tall for nesten alle maskinvarer på markedet. Men hva mener de?

Les mer .

I 2013 var de to kraftigste superdatamaskinene som eksisterte:

• De Cray Titan på Oak Ridge, med en prosesseringsevne på 17,59 petaflops.
• De IBM Sequoia på Livermore Labs og presset 17.17 petaflops.

Imidlertid overtok Kina året med å løpe med NUDT Tianhe-2 i Guangzhou, med hele 33,86 petaflops. Dette systemet var konge, til 2016 da Sunway TaihuLight i Wuxi, Kina endelig tok prisen med en imponerende 93,01 petaflops.

I følge Top500, den neste kongen av superdatamaskiner skal være Summit. Dette er en superdatamaskin på Oak Ridge National Lab, som forventes å komme live sommeren 2018.

Ser dypere på en superdatamaskin

Nå som du kjenner til tilstanden til det nåværende superdatamaskinløpet, la oss se nærmere på den indre funksjonen til disse imponerende vidunder av teknologi. La oss undersøke Sunway Taihulight.

Taihulight er en supereffektiv datamaskin med følgende prosessorarkitektur:

• 1,45 GHz SW26010-prosessorer, hver med fire grupper av kjerner Hva er en CPU og hva gjør den?Å beregne akronymer er forvirrende. Hva er en CPU likevel? Og trenger jeg en fir- eller dual-core prosessor? Hva med AMD, eller Intel? Vi er her for å forklare forskjellen! Les mer .
• Hver kjernegruppe inneholder 65 kjerner for totalt 260 kjerner per node.
• Hvert systemskap inneholder 1.024 noder.
• Hele systemet inneholder 40 skap.

For å koble til alle disse skapene, skreddersydde byggerne av dette imponerende systemet sitt eget nettverk av PCIe 3.0-tilkoblinger de har kalt “Sunway Network”.

Nettverket kobler brytere, maskinvare for ressursdeling og alle supernodene via 7-tommers kabler som overfører data med 70 terabyte per sekund.

Følgende er den gjeldende listen over de 10 raskeste superdatamaskiner i verden, i følge Topp 500.

1. Sunway TaihuLight (Kina): 10.649.600 kjerner, 93.014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (Kina): 3.120.000 kjerner, 33.962 TFlops / s
3. Piz Daint (Sveits): 361.760 kjerner, 19.590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japan): 19.860.000 kjerner, 19.136 TFlops / s
5. Titan (USA): 560.640 kjerner, 17.590 TFlops / s
6. Sequoia (USA): 1.572.864 kjerner, 17.173 TFlops / s
7. Trinity (USA): 979.968 kjerner, 14.137 TFlops / s
8. Cori (USA): 622.336 kjerner, 14.015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japan): 556.104 kjerner, 13.555 TFlops / s
10. K datamaskin - Sparc64 (Japan): 705.024 kjerner, 10.510 TFlops / s

Det er et enormt spillefelt som involverer avanserte laboratorier og myndigheter i hele verden. Lederne tjener ikke bare respekten fra dataeksperter globalt, men løpet for toppen er også politisk ladet. Og med superdatakostnader som løper til tusenvis av dollar i timen, tjener disse selskapene sannsynligvis mye penger også.

Hva brukes superdatamaskiner til?

Hvorfor vil noen trenge et datasystem som kan behandle firedoblinger med flytende punktoperasjoner per sekund?

Realiteten er at det i mange forskjellige bransjer er behov som krever massiv regnekraft. Her er bare noen få superdataarbruk innen industri, regjeringer og militæret.

En rapport skrevet av International Data Corporation i 2014 dykke ned i dusinvis av virkelige verden-scenarier der superdatamaskiner ble brukt. Vi trakk følgende eksempler fra den studien.

Industri

• General Electric, en stor aktør i romfartsindustrien, samarbeidet med dataeksperter ved Oak Ridge National Laboratory for å produsere avanserte jetmotorsimuleringer. Simuleringene hjalp GE med å identifisere et motorfenomen som hjalp selskapet med å forbedre den samlede drivstoffeffektiviteten.
• Forskere ved Lawrence Livermore National Labs brukte superdatamaskiner der for å utvikle en ny teknikk for innsamling av undergrunnen. Dette tillot den amerikanske olje- og gassindustrien lettere å identifisere oljereserver i Mexicogulfen og redusere USAs avhengighet av utenlandsk olje.
• Boeing ingeniører benyttet seg av superdatamaskiner for å lage flysimuleringer som førte til bedre aerodynamiske design, slik at de kunne produsere mer drivstoffeffektive og tryggere fly.

Myndighetene

• Centers for Disease Control og Cornell University samarbeidet om å lage en svært detaljert modell av hepatitt C-viruset. Ved hjelp av en superdatamaskin ved Cornell University kunne forskere det utvikle nye behandlingsformer det til slutt hjalp det medisinske samfunnet 8 Medisinske teknologiske gjennombrudd som du kanskje trenger en dagTro det eller ei, hastigheten på teknologiske fremskritt øker fortsatt - og det skjer mye gjennombrudd innen det medisinske feltet. Sjekk ut disse fantastiske nye tingene! Les mer for å redusere eller kurere leversykdom hos pasienter.
• Det amerikanske forsvarsdepartementet brukte en superdatamaskin til utvikle nye værmodeller som vil hjelpe meteorologer å forutsi potensielt farlige orkaner og sykloner. De mer avanserte datamodellene av disse stormene ga muligheten til å forutsi farene opptil fem dager før påvirkningen.

Militær

• Den amerikanske hæren bruker superdatamaskiner ved Army Research Laboratory for å kjøre avanserte simuleringer som hjelper forskere å gjennomføre "destruktive liveeksperimenter og prototypedemonstrasjoner." Disse vil ellers være uoverkommelige å gjennomføre med ekte utstyr.
• En av de mest uvanlige superdatamaskinene som ble brukt av det amerikanske militæret ble kalt "Condor Cluster", opprettet av det amerikanske flyvåpenet i 2010. Ingeniører der koblet 1760 Sony PlayStation 3-konsoller sammen for å lage superdatakjernen. Den var i stand til 500 TFlops, og brukes til oppgaver som mønstergjenkjenning, behandling av satellittbilder, og drive kunstig intelligensforskning.

Som du ser er det mange krav fra alle bransjer, offentlige etater og militæret for avansert datakraft.

Er kvantecomputere neste?

Hver fremgang i superdatarhastighet er et direkte resultat av et større antall transistorer pakket i mikroprosessorer i mindre og mindre skala. Når disse mikrokretsløpene fortsetter å krympe mot atomskala, spår mange futurister at det neste trinnet i superdatamaskiner vil være i kvantumcomputers rike.

Hva er en kvantecomputer?

Kvanteberegning er en unik datamaskinteknologi. I stedet for den tradisjonelle transistorbaserte mikroprosessoren, håper forskere å kunne utnytte å manipulere tilstanden til subatomære partikler.

Subatomiske partikler holder seg til veldig rare fysiske lover — mye av det forskere bare har oppdaget i den siste tiden. Ved å eksperimentere med forskjellige teknikker for å kontrollere de subatomære tilstandene til disse partiklene, forskere håper å erstatte 1'ene og 0'ene til en klassisk transistor med en tilsvarende 1 eller 0-tilstand for disse kvantene partikler.

Et annet ord for disse to-statlige partiklene er kvantebiter (eller "qubits").

Det tankelevende aspektet ved kvanteberegning er det faktum at de mange tilgjengelige tilstandene til disse partiklene kan tillate disse datamaskinene å lagre mer enn bare en 1 eller 0.

Er det noen kvante-superdatamaskiner?

Årsaken til at du ikke har hørt om en overlegen kvante-superdatamaskin som lager Top500-listen ennå, er fordi det ikke eksisterer noen faktisk stabil kvantesuperdatamaskin.

IBM tilbyr online tilgang til et 20 qubit-system som forskere kan bruke. Forskere bruker typisk kvantemaskiner for spesifikke beregninger og analyser som de er godt egnet til, for eksempel kjemiske simuleringer.

Skaperne av kvantecomputere bruker begreper som ikke lenge siden stort sett var teoretiske. Men nå beskriver forskerne som bygger disse systemene veldig reelle interaksjoner mellom "qubits" som "sammenfiltring." De beskrive spesifikke tilstander av qubits som "sammenheng." Så det er nesten umulig å sammenligne disse systemene med tradisjonelle datamaskiner.

Store systemer som kan ha et visst håp om å konkurrere med dagens tradisjonelle superdatamaskiner er fremdeles for ustabile. I november 2017 kunngjorde IBM for eksempel at de hadde bygd en kvantecomputer på 50 kB. Imidlertid kunne den bare holde sitt kvante "mikrostat" i 90 mikrosekunder.

Kvantedatamaskiner har store løfter for fremtiden, men akkurat nå tilbyr de liten konkurranse for tradisjonelle, silikonbaserte superdatamaskiner.

Hva tror du fremtiden rommer?

Hvor tror du fremtiden for superdatateknologi er på vei? Tror du kvantemaskiner er nærmere horisonten enn folk er klar over? Hvilket land tror du vil toppe listen i 2018 og utover?