Меню
безкоштовно
Реєстрація
Головна  /  Інтернет / Найшвидший комп'ютер у світі. сучасні суперкомп'ютери

Найшвидший комп'ютер у світі. сучасні суперкомп'ютери

На Марс люди так і не літають, рак ще не вилікували, від нафтової залежності не позбулися. І все ж існують області, де людство досягло неймовірного прогресу за останні десятиліття. Обчислювальна потужність комп'ютерів - якраз одна з них.

Два рази на рік фахівці з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі і Університету Теннессі публікують Top-500, в якому пропонують список найбільш продуктивних суперкомп'ютерів світу.

Трохи забігаючи вперед, пропонуємо вам заздалегідь спробувати на смак ці цифри: продуктивність представників першого десятка топа вимірюється десятками квадрильйонів флопс. Для порівняння: ЕНІАК, перший комп'ютер в історії, володів потужністю в 500 флопс; зараз середній персональний комп'ютер має потужність в сотні гігафлопс (мільярдів флопс), iPhone 6 має продуктивність приблизно в 172 гігафлопс, а ігрова приставка PS4 - в 1,84 терафлопса (трильйона флопс).

Озброївшись останнім «Топ-500» від листопада 2014 року, редакція Naked Science вирішила розібратися, що з себе представляють 10 найпотужніших суперкомп'ютерів світу, і для вирішення яких завдань потрібно настільки грандіозна обчислювальна потужність.

10. Cray CS-Storm

  • Місцезнаходження: США
  • Продуктивність: 3,57 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 6,13 петафлопс
  • Потужність: 1,4 МВт

Як і практично всі сучасні суперкомп'ютери, включаючи кожен з представлених в даній статті, CS-Storm складається з безлічі процесорів, об'єднаних в єдину обчислювальну мережу за принципом масово-паралельної архітектури. У реальності ця система являє собою безліч стійок ( «шаф») з електронікою (вузлами, що складаються з багатоядерних процесорів), які утворюють цілі коридори.

Cray CS-Storm - це ціла серія суперкомп'ютерних кластерів, проте один з них все ж виділяється на тлі інших. Зокрема, це загадковий CS-Storm, який використовує уряд США для невідомих цілей і в невідомому місці.

Відомо лише те, що американські чиновники купили вкрай ефективний з точки зору споживання енергії (2386 мегафлопс на 1 Ватт) CS-Storm із загальною кількістю ядер майже в 79 тисяч у американської компанії Cray.

На сайті виробника, втім, сказано, що кластери CS-Storm підходять для високопродуктивних обчислень в області кібербезпеки, геопросторової розвідки, розпізнавання образів, обробки сейсмічних даних, рендеринга і машинного навчання. Десь в цьому ряду, ймовірно, і влаштувалося застосування урядового CS-Storm.

CRAY CS-STORM

9. Vulcan - Blue Gene / Q

  • Місцезнаходження: США
  • Продуктивність: 4,29 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 5,03 петафлопс
  • Потужність: 1,9 МВт

«Вулкан» розроблений американською компанією IBM, відноситься до сімейства Blue Gene і знаходиться в Ліверморської національної лабораторії імені Е. Лоуренса. Належний Міністерству енергетики США суперкомп'ютер складається з 24 стійок. Функціонувати кластер почав в 2013 році.

На відміну вже згаданого CS-Storm, сфера застосування «Вулкана» добре відома - це різні наукові дослідження, в тому числі в галузі енергетики, на кшталт моделювання природних явищ і аналізу великої кількості даних.

Різні наукові групи і компанії можуть отримати доступ до суперкомп'ютера по заявці, яку потрібно відправити в Центр інновацій в області високопродуктивних обчислень (HPC Innovation Centre), який базується в тій же Ліверморської національної лабораторії.

суперкомп'ютер Vulcan

8. Juqueen - Blue Gene / Q

  • Місцезнаходження: Німеччина
  • Продуктивність: 5 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 5,87 петафлопс
  • Потужність: 2,3 МВт

З моменту запуску в 2012 році Juqueen є другим за потужністю суперкомп'ютером в Європі і першим - в Німеччині. Як і «Вулкан», цей суперкомп'ютерний кластер розроблений компанією IBM в рамках проекту Blue Gene, причому відноситься до того ж поколінню Q.

Знаходиться суперкомп'ютер в одному з найбільших дослідницьких центрів Європи в Юліхе. Використовується відповідно - для високопродуктивних обчислень в різних наукових дослідженнях.

суперкомп'ютер Juqueen

7. Stampede - PowerEdge C8220

  • Місцезнаходження: США
  • Продуктивність: 5,16 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 8,52 петафлопс
  • Потужність: 4,5 МВт

Що знаходиться в Техасі Stampede є єдиним в першій десятці Top-500 кластером, який був розроблений американською компанією Dell. Суперкомп'ютер складається з 160 стійок.

Цей суперкомп'ютер є найпотужнішим в світі серед тих, які застосовуються виключно в дослідницьких цілях. Доступ до потужностей Stampede відкритий науковим групам. Використовується кластер в найширшому спектрі наукових областей - від точнейшей томографії людського мозку і передбачення землетрусів до виявлення патернів в музиці і мовних конструкціях.

суперкомп'ютер Stampede

6. Piz Daint - Cray XC30

  • Місцезнаходження: Швейцарія
  • Продуктивність: 6,27 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 7,78 петафлопс
  • Потужність: 2,3 МВт

Швейцарський національний суперкомп'ютерний центр (CSCS) може похвалитися потужним суперкомп'ютером в Європі. Piz Daint, названий так на честь альпійської гори, був розроблений компанією Cray і належить до сімейства XC30, в рамках якого є найбільш продуктивним.

Piz Daint застосовується для різних дослідницьких цілей, на зразок комп'ютерного моделювання в галузі фізики високих енергій.

Суперкомп'ютер Piz Daint

5. Mira - Blue Gene / Q

  • Місцезнаходження: США
  • Продуктивність: 8,56 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 10,06 петафлопс
  • Потужність: 3,9 МВт

Суперкомп'ютер «Миру» був розроблений компанією IBM в рамках проекту Blue Gene в 2012 році. Відділення високопродуктивних обчислень Аргонської національної лабораторії, в якому розташовується кластер, було створено за допомогою державного фінансування. Вважається, що зростання інтересу до суперкомп'ютерних технологій з боку Вашингтона в кінці 2000-х і початку 2010-х років пояснюється суперництвом в цій області з Китаєм.

Розташований на 48 стійках Mira використовується в наукових цілях. Наприклад, суперкомп'ютер застосовується для кліматичного і сейсмічного моделювання, що дозволяє отримувати більш точні дані по прогнозу землетрусів і змін клімату.

суперкомп'ютер Mira

4. K Computer

  • Місцезнаходження: Японія
  • Продуктивність: 10,51 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 11,28 петафлопс
  • Потужність: 12,6 МВт

Розроблений компанією Fujitsu і розташований в Інституті фізико-хімічних досліджень в місті Кобе, K Сomputer є єдиним японським суперкомп'ютером, присутнім в першій десятці Top-500.

Свого часу (червень 2011) цей кластер зайняв в рейтингу першу позицію, на один рік ставши найпродуктивнішим комп'ютером в світі. А в листопаді 2011 року K Computer став першим в історії, якому вдалося досягти потужності вище 10 петафлопс.

Суперкомп'ютер використовується в ряді дослідницьких завдань. Наприклад, для прогнозування природних лих (що актуально для Японії через підвищену сейсмічну активність регіону і високою уразливості країни в разі цунамі) і комп'ютерного моделювання в області медицини.

суперкомп'ютер K

3. Sequoia - Blue Gene / Q

  • Місцезнаходження: США
  • Продуктивність: 17,17 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 20,13 петафлопс
  • Потужність: 7,8 МВт

Найпотужніший з четвірки суперкомп'ютерів сімейства Blue Gene / Q, які потрапили в першу десятку рейтингу, розташований в США в Ліверморської національної лабораторії. IBM розробили Sequoia для Національної адміністрації ядерної безпеки (NNSA), якій був потрібний високопродуктивний комп'ютер для цілком конкретної мети - моделювання ядерних вибухів.

Варто згадати, що реальні ядерні випробування заборонені ще з 1963 року, і комп'ютерна симуляція є одним з найбільш прийнятних варіантів для продовження досліджень у цій області.

Однак потужності суперкомп'ютера використовувалися для вирішення й інших, куди більш благородних завдань. Наприклад, кластеру вдалося поставити рекорди продуктивності в космологічної моделюванні, а також при створенні електрофізіологічне моделі людського серця.

суперкомп'ютер Sequoia

2. Titan - Cray XK7

  • Місцезнаходження: США
  • Продуктивність: 17,59 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 27,11 петафлопс
  • Потужність: 8,2 МВт

Найбільш продуктивний з коли-небудь створених на Заході суперкомп'ютерів, а також найпотужніший комп'ютерний кластер під маркою компанії Cray, знаходиться в США в Національній лабораторії Оук-Рідж. Незважаючи на те, що знаходиться в розпорядженні американського Міністерства енергетики суперкомп'ютер офіційно доступний для будь-яких наукових досліджень, в жовтні 2012 року, коли Titan був запущений, кількість заявок перевищила всякі межі.

Через це в Оукріджской лабораторії була скликана спеціальна комісія, яка з 50 заявок відібрала лише 6 найбільш "передових" проектів. Серед них, наприклад, моделювання поведінки нейтронів в самому серці ядерного реактора, а також прогнозування глобальних кліматичних змін на найближчі 1-5 років.

Незважаючи на свою обчислювальну потужність і значні габарити (404 квадратних метра), Titan недовго протримався на п'єдесталі. Уже через півроку після тріумфу в листопаді 2012 року гордість американців в області високопродуктивних обчислень несподівано потіснив виходець зі Сходу, безпрецедентно обігнавши попередніх лідерів рейтингу.

суперкомп'ютер Titan

1. Tianhe-2 / Чумацький шлях-2

  • Місцезнаходження: Китай
  • Продуктивність: 33,86 петафлопс
  • Теоретичний максимум продуктивності: 54,9 петафлопс
  • Потужність: 17,6 МВт

З моменту свого першого запуску «Тяньхе-2», або «Чумацький-шлях-2», ось уже близько двох років є лідером Top-500. Цей монстр майже в два рази перевершує по продуктивності №2 в рейтингу - суперкомп'ютер TITAN.

Розроблений Оборонним науково-технічним університетом Народно-визвольної армії КНР і компанією Inspur, «Тяньхе-2» складається з 16 тисяч вузлів із загальною кількістю ядер в 3,12 мільйона. Оперативна пам'ять всій це колосальної конструкції, що займає 720 квадратних метрів, становить 1,4 петабайт, а запам'ятовує - 12,4 петабайт.

«Чумацький шлях-2» був сконструйований з ініціативи китайського уряду, тому немає нічого дивного в тому, що його безпрецедентна міць служить, судячи з усього, потребам держави. Офіційно було заявлено, що суперкомп'ютер займається різними моделювання, аналіз величезної кількості даних, а також забезпеченням державної безпеки Китаю.

З огляду на секретність, властиву військовим проектам КНР, залишається лише здогадуватися, яке саме застосування час від часу отримує «Чумацький шлях-2» в руках китайської армії.

Суперкомп'ютер Tianhe-2

Час прочитання:7 хв.

До сих пір людство так і не досягло териконів Марса, не винайшло еліксир молодості, авто ще не можуть злетіти над землею, але є кілька сфер, в яких ми все таки досягли успіху. Створення потужних суперкомп'ютерів - саме така сфера. Щоб оцінити потужність комп'ютера, потрібно визначити який ключовий параметр відповідає за цю характеристику. Цим параметром є флопс - величина, яка показує, скільки операцій може виконати ПК за одну секунду. Саме, на підставі цієї величини, наш журнал Великий Рейтинг та розставив найпотужніші комп'ютери у світі на 2017 рік.

Потужність суперкомп'ютера - 8,1 Пфлоп / сек

Цей комп'ютер зберігає дані, які відповідають за безпеку військової структури Сполучених Штатів, також він відповідає за стан готовності ядерної атаки, в разі необхідності. Два роки тому ця машина була однією з найбільш потужних і дорогих в світі, але на сьогодні Trinity витіснили більш нові апарати. Система, на якій працює цей суперкомп'ютер - Cray XC40, завдяки їй, апарат і може «видавати» таку кількість операцій в секунду.

Mira

Потужність суперкомп'ютера - 8,6 Пфлоп / сек

Компанія Cray випустила ще один суперкомп'ютер - Mira. Міністерство енергетики США замовило випуск цієї машини, для координації своєї роботи. Сфера, в якій працює Mira - промисловість і розвиток науково-дослідного потенціалу. У секунду цей суперкомп'ютер може розрахувати 8,6 петафлопс.

Потужність суперкомп'ютера - 10,5 Пфлоп / сек

Назва цього апарату відразу описує потужність, японське слово «кей» (К) означає десять квадрильйонів. Ця цифра майже точно описувати його продуктивну потужність - 10,5 петафлопс. «Фішкою» цього суперкомп'ютера є його система охолодження. Використовують водяне охолодження, яке знижує споживання енергетичних запасів і знижує показники швидкості компонування.

Потужність суперкомп'ютера - 13,6 Пфлоп / сек

Fujitsu - компанія з країни Вранішнього Сонця, не зупинилася в роботі, випустивши суперкомп'ютер K Computer, вони відразу ж взялися за новий проект. Цим проектом став суперкомп'ютер Oakforest-Pacs, який відносять до машин нового покоління (покоління Knights landing). Його розробку замовили Токійський і Цукубскій університети. За попереднім планом, пам'ять апарату повинна була бути 900 Тбайт, а продуктивність Oakforest-Pacs становила б 25 квадралліонов операцій в секунду. Але при нестачі фінансування, не було доопрацьовано безліч аспектів, тому потужність суперкомп'ютера склала 13,6 петафлопс в секунду.

Cori

Потужність суперкомп'ютера - 14 Пфлоп / сек

Ще в минулому році Cori був на шостому рядку в списку найпотужніших суперкомп'ютерів у світі, але при божевільній швидкості розвитку технологій, він поступився одну позицію. Цей суперкомп'ютер знаходиться в Сполучених Штатах, в Національній лабораторії імені Лоуренса і Берклі. Вчені зі Швейцарії, за допомогою Cori змогли розробити 45-кубітную квантову обчислювальну машину. Виробнича потужність цього суперкомп'ютера - 14 петафлопс в секунду.

Потужність суперкомп'ютера - 17,2 Пфлоп / сек

Вчені з усього світу довгий час сходилися на думці, що Sequoia - найшвидший суперкомп'ютер на планеті. І це не просто так, адже він здатний зробити арифметичні розрахунки, на які б людям в кількості 6,7 млрд. Знадобилося б 320 років, за одну секунду. Воістину, вражають розміри машини - вона займає більш ніж 390 квадратних метра і в її склад входить 96 стійок. Шістнадцять тисяч трильйонів операцій або іншими словами 17,2 петафлопс - виробнича потужність цього суперкомп'ютера.

Titan

Потужність суперкомп'ютера - 17,6 Пфлоп / сек

Крім того, що цей суперкомп'ютер один з найшвидших на планеті, він ще й дуже енергоеффектівен. Показник енергоефективності складає 2142,77 мегафлопс на Ватт енергії, необхідної для споживання. Причиною такої низької енергопотребляемость є прискорювач Nvidia, який забезпечує до 90% потужності, необхідної для обчислень. Крім цього, прискорювач Nvidia значно скоротила площу, яку займав цей суперкомп'ютер, тепер йому потрібно всього лише 404 квадратних метра.

Потужність суперкомп'ютера - 19,6 Пфлоп / сек

Перший запуск цього апарата відбувся в 2013 році, в Швейцарії, в місті Лугано. Зараз геолокація цього суперкомп'ютера - Швейцарський національний центр суперкомп'ютерів. Piz Daint - це поєднання всіх кращих характеристик перерахованих вище машин, у нього дуже високий показник енергоефективності та він дуже швидкий в обчисленнях. Тільки одна характеристика залишає бажати кращого - габарити цього суперкомп'ютера, він займає 28 величезних стійок. Piz Daint здатний працювати з обчислювальною потужністю 19,6 петафлопс в секунду.

Потужність суперкомп'ютера - 33,9 Пфлоп / сек

Цей апарат має романтичну назву Tianhe, що з китайського, в перекладі, означає «Чумацький Шлях». Tianhe-2 був найшвидшим комп'ютером в списку 500-ти найшвидших і найпотужніших суперкомп'ютерів. Він може розрахувати 2507 арифметичних операцій, що в перекладі на петафлопс складе 33,9 Пфлоп / сек. Спеціалізація, в якій використовують цей комп'ютер - будівництво, він розраховує операції пов'язані із забудовою і прокладанням доріг. Ще з першого запуску в 2013 році, цей комп'ютер не втрачає свої позиції в списках, що доводить, що це одна з кращих машин в світі.

Потужність суперкомп'ютера - 93 Пфлоп / сек

Sunway TaihuLight - найшвидший суперкомп'ютер у світі, крім своєї величезної швидкості обчислень, він славиться ще й своїми величезними габаритами - він займає площу понад 1000 квадратних метрів. Міжнародна конференція 2016 року, яка проходила в Німеччині, визнала цей суперкомп'ютер найшвидшим в світі і він до цих пір не має серйозного конкурента в цьому плані. Його швидкість в три рази перевищує показники Tianhe-2, найближчий до нього суперкомп'ютер в цьому плані!

Технічний прогрес не стоїть на місці, він розвивається з космічною швидкістю, впливає на безліч аспектів людського життя, має безліч як позитивних, так і негативних сторін. Для людини зараз доступною стала техніка самих різних типів: Комп'ютери, роботи і прилади. Але головною метою будь-якої апаратури є спрощення життя людини, техніка не повинна стати безглуздим розвагою, яке буде тільки витрачати ваш час.


Перший суперкомп'ютер Atlas з'явився на початку 60-х років і був встановлений в Манчестерському університеті. Він був в рази менш потужний, ніж сучасні домашні комп'ютери. У нашому огляді зібрана «десятка» найпотужніших в історії суперкомп'ютерів. Правда в зв'язку з швидко розвиваються в цій сфері технологіями застарівають ці потужні машини в середньому за 5 років ..

Продуктивність сучасних суперкомп'ютерів вимірюється в петафлопс - одиниці виміру, яка б показала, скільки операцій з плаваючою комою в секунду виконує комп'ютер. Сьогодні мова піде про десяти найдорожчих сучасних суперкомп'ютерах.

1. IBM Roadrunner (США)


$ 130 млн
Roadrunner був побудований IBM в 2008 році для Національної лабораторії в Лос-Аламосі (Нью-Мексико, США). Він став першим в світі комп'ютером, чия середня робоча продуктивність перевищила 1 петафлопс. При цьому він був розрахований на максимальну продуктивність в 1,7 петафлопса. Згідно списку Supermicro Green500, в 2008 році Roadrunner був четвертим з енергоефективності суперкомп'ютером у світі. Списаний Roadrunner був 31 березня 2013 року, після чого його замінили меншим за розмірами та більш енергоефективним суперкомп'ютером під назвою Cielo.

2. Vulcan BlueGene / Q (США)


$ 100 млн
Vulcan - суперкомп'ютер, що складається з 24 окремих блоків-стійок, який був створений IBM для Міністерства енергетики та встановлено в Національній лабораторії Лоуренса Лівермора, штат Каліфорнія. Він має пікову продуктивність в 5 петафлопсів і в даний час є дев'ятим за швидкістю суперкомп'ютером у світі. Vulcan став до ладу в 2013 році і зараз використовується Ліверморської національної лабораторії для досліджень в області біології, фізики плазми, кліматичних імененія, молекулярних систем і т. Д.

3. SuperMUC (Німеччина)

$ 111 млн
SuperMUC в даний час є 14-м за швидкістю суперкомп'ютером у світі. У 2013 році він був 10-м, але розвиток технологій не стоїть на місці. Проте, він в наразі є другим за швидкістю суперкомп'ютером в Німеччині. SuperMUC знаходиться у веденні Лейбніцкого суперкомп'ютерного центру при Баварської академії наук поруч з Мюнхеном.

Система була створена IBM, працює на оболонці Linux, містить більше 19000 процесорів Intel і Westmere-EX, а також має пікову продуктивність трохи більше 3 петафлопсів. SuperMUC використовується європейськими дослідниками в областях медицини, астрофізики, квантової хромодинаміки, обчислювальної гідродинаміки, обчислювальної хімії, аналізу генома і моделювання землетрусів.

4. Trinity (США)

$ 174 млн
Можна було б очікувати, що подібний суперкомп'ютер (з огляду на те, для чого він будується) повинен бути шалено дорогим, але завдяки розвитку технологій стало можливим здешевлення ціни Trinity. Уряд США збирається використовувати Trinity для того, щоб підтримувати ефективність і безпеку ядерного арсеналу Америки.

Trinity, який будується в даний час, стане спільним проектом Сандійской національної лабораторії і Лос-Аламоської національної лабораторії в рамках програми прогнозного моделювання і обчислювальної обробки даних Національної адміністрації з ядерної безпеки.

5. Sequoia BlueGene / Q (США)


$ 250 млн
Суперкомп'ютер Sequoia класу BlueGene / Q був розроблений IBM для Національної адміністрації з ядерної безпеки, в рамках програми прогнозного моделювання і обчислювальної обробки даних. Він був запущений в експлуатацію в червні 2012 року в Ліверморської національної лабораторії і став на той момент найшвидшим суперкомп'ютером у світі. Зараз він займає третє місце в світі за швидкістю (теоретичний пік продуктивності Sequoia - 20 петафлопсів або 20 трильйонів обчислень в секунду).

Стабільно комп'ютер працює при 10 петафлопс. Використовується Sequoia для підтримки різних наукових програм, вивчення астрономії, енергетики, людського генома, зміни клімату та розробки ядерної зброї.

6. ASC Purple і BlueGene / L (США)


$ 290 млн
Ці два суперкомп'ютера працювали разом. Вони були побудовані IBM і встановлені в 2005 році в Ліверморської національної лабораторії. З експлуатації вони були виведені в 2010 році. На момент створення ASC Purple займав 66-е місце за швидкістю в списку топ-500 суперкомп'ютерів, а BlueGene / L був попереднім поколінням моделі BlueGene / Q.

ASCI Purple був побудований для п'ятого етапу програми прогнозного моделювання і обчислювальної обробки даних Міністерства енергетики США, а також Національної адміністрації з ядерної безпеки. Його метою була симуляція і заміна реальних випробувань зброї масового знищення. BlueGene / L використовували для прогнозування глобальної зміни клімату.

7. Sierra і Summit (США)


$ 325 млн
Nvidia і IBM скоро допоможуть Америці повернути лідируючі позиції в області надшвидкісних суперкомп'ютерних технологій, наукових досліджень, а також економічної і національної безпеки. Обидва комп'ютери будуть закінчені в 2017 році.

В даний час найшвидшим суперкомп'ютером у світі є китайський Tianhe-2, який здатний досягти потужності в 55 петафлопсів, що в два рази більше, ніж пристрій, що знаходиться на другому місці в списку. Sierra видаватиме більш ніж 100 петафлопсів, в той час як Summit зможе розвинути 300 петафлопсів.

Sierra, яка буде встановлена \u200b\u200bв Ліверморської національної лабораторії, буде забезпечувати безпеку і ефективність ядерної програми країни. Summit замінить застарілий суперкомп'ютер Titan в національній лабораторії Oak Ridge і буде призначатися для тестування і підтримки наукових додатків по всьому світу.

8. Tianhe-2 (Китай)

$ 390 млн
Китайський Tianhe-2 (що перекладається як "Чумацький шлях-2") є найшвидшим суперкомп'ютером у світі. Комп'ютер, розроблений командою з 1300 вчених і інженерів, знаходиться в Національному суперкомпьютерном центрі в Гуанчжоу. Він був побудований китайським Оборонним науково-технічним університетом Народно-визвольної армії Китаю. Tianhe-2 здатний виконувати 33 860 трильйонів обчислень в секунду. Наприклад, одна година розрахунків суперкомп'ютера еквівалентний 1000 років роботи 1,3 мільярда чоловік. Використовується машина для моделювання та аналізу урядових систем безпеки.

9. Earth Simulator (Японія)


$ 500 млн
"Симулятор Землі" був розроблений японським урядом ще в 1997 році. Вартість проекту становить 60 млрд ієн або приблизно $ 500 млн. Earth Simulator був завершений в 2002 році для агентства аерокосмічних досліджень Японії, Японського науково-дослідного інституту з атомної енергії та Японського центру морських і наземних досліджень і технологій.

ES був найшвидшим суперкомп'ютером у світі з 2002 по 2004 роки, а служить він і понині для роботи з глобальними кліматичними моделями, для оцінки наслідків глобального потепління і оцінки проблем геофізики кори Землі.

10. Fujitsu K (Японія)

$ 1,2 млрд
Найдорожчий в світі суперкомп'ютер всього лише четвертий за швидкістю в світі (11 петафлопсів). У 2011 році він був найшвидшим суперкомп'ютером у світі. Fujitsu K, розташований в Інституті передових обчислювальних технологій RIKEN, приблизно в 60 разів швидше, ніж Earth Simulator. На його обслуговування йде близько $ 10 млн на рік, а використовує суперкомп'ютер 9,89 МВт (скільки електроенергії використовують 10 000 заміських будинків або один мільйон персональних комп'ютерів).

Варто відзначити, що сучасні вчені зробили крок так далеко, що вже з'явилися.

Раніше займав перше місце суперкомп'ютер K Computer відсунутий на третє місце. Його продуктивність складає 11,28 Пфлопс (див. Малюнок 1). Нагадаємо, що флопс (FLoating-point Operations Per Second, FLOPS) - це одиниця виміру продуктивності комп'ютерів, яка показує, скільки операцій з плаваючою комою в секунду здатна виконати дана обчислювальна система.

K Computer є спільною розробкою Інституту фізико-хімічних досліджень Рікагаку Кенкійо (RIKEN) і Fujitsu. Він створювався в рамках ініціативи High-Performance Computing Infrastructure (Інфраструктура високопродуктивних комп'ютерних обчислень), очолюваної японським міністерством освіти, культури, спорту, науки і технологій (MEXT). Суперкомп'ютер встановлений на території Інституту передових обчислювальних наук в японському місті Кобе.

В основу суперкомп'ютера покладена архітектура розподіленої пам'яті. Система складається з більш ніж 80 000 обчислювальних вузлів і розміщується в 864 стійках, кожна з яких вміщує 96 обчислювальних вузлів і 6 вузлів вводу / виводу. Вузли, що містять по одному процесору і по 16 Гбайт оперативної пам'яті, з'єднуються між собою відповідно до топології «шестімерной петля / тор». В цілому в системі використовується 88 128 восьмиядерних процесорів SPARC64 VIIIfx (705 024 ядра), вироблених Fujitsu за технологією 45 нм.

Цей суперкомп'ютер загального призначення забезпечує високий рівень продуктивності і підтримку широкого ряду додатків. Система використовується для проведення досліджень в області кліматичних змін, запобігання стихійним лихам і медицини.

Унікальна система водяного охолодження дозволяє знизити ймовірність відмови обладнання і скоротити загальне енергоспоживання. Економія енергії досягається за рахунок застосування високоефективного обладнання, системи когенерації теплової та електричної енергії і масиву сонячних батарей. Крім того, механізм повторного використання відпрацьованої води з охолоджувача дозволяє знизити негативний вплив на навколишнє середовище.

Будівля, в якій розташовано K Computer, є сейсмостійкості і здатне витримувати землетруси магнітудою 6 і більше балів за японською шкалою (0-7). Для більш ефективного розміщення стійок з обладнанням і кабелів третій поверх розміром 50 × 60 м повністю звільнений від несучих колон. Сучасні технології будівництва дозволили забезпечити допустимий рівень навантаження (до 1 т / м 2) для установки стійок, вага яких може досягати 1,5 т.

суперкомп'ютер SEQUOIA

Суперкомп'ютер Sequoia, встановлений в Ліверморської національної лабораторії ім. Лоуренса, має продуктивність 16,32 Пфлопс і займає другий рядок рейтингу (див. Малюнок 2).

Цей петафлопсний суперкомп'ютер, розроблений компанією IBM на базі Blue Gene / Q, створений для Національної адміністрації з ядерної безпеки США (NNSA) в рамках реалізації програми Advanced Simulation and Computing (Високотехнологічне моделювання та комп'ютерні обчислення).

Система складається з 96 стійок і 98 304 обчислювальних вузлів (1024 вузла на стійку). Кожен вузол включає в себе 16-ядерний процесор PowerPC A2 і 16 Гбайт оперативної пам'яті DDR3. В цілому використовується 1 572 864 процесорних ядра і 1,6 Пбайт пам'яті. Вузли з'єднуються між собою відповідно до топології «пятімерний тор». Займана системою площа дорівнює 280 м2. Загальне енергоспоживання становить 7,9 МВт.

На суперкомп'ютері Sequoia вперше в світі були проведені наукові обчислення, для яких була потрібна обчислювальна потужність більше 10 Пфлопс. Так, системі космологічного моделювання HACC було потрібно близько 14 Пфлопс при запуску в режимі 3,6 трлн частинок, а під час запуску коду проекту Cardiod для моделювання електрофізіології людського серця продуктивність досягла майже 12 Пфлопс.

суперкомп'ютер TITAN

Найшвидшим у світі суперкомп'ютером був визнаний суперкомп'ютер Titan, встановлений в Окриджской національної лабораторії (ORNL) в США. У тестових випробуваннях Linpack його продуктивність склала 17,59 Пфлопс.

У Titan реалізована гібридна архітектура CPU-GPU (див. Малюнок 3). Система складається з 18 688 вузлів, кожен з яких оснащений 16-ядерним процесором AMD Opteron і графічним прискорювачем Nvidia Tesla K20X. В цілому використовується 560 640 процесорів. Titan являє собою оновлення раніше експлуатувалося в ORNL суперкомп'ютера Jaguar і займає ті ж серверні шафи (загальною площею 404 м 2).

Можливість використання вже існуючих систем харчування і охолодження дозволила заощадити в ході будівництва близько 20 млн доларів. Енергоспоживання суперкомп'ютера складає 8,2 МВт, що на 1,2 МВт більше показників Jaguar, при цьому його продуктивність при виконанні операцій з плаваючою крапкою вище майже в 10 разів.

Titan в першу чергу буде використовуватися для проведення досліджень в області науки про матеріали і ядерної енергетики, а також досліджень, що стосуються підвищення ефективності роботи двигунів внутрішнього згоряння. Крім того, з його допомогою будуть виконуватися моделювання кліматичних змін і аналіз потенційних стратегій щодо усунення пов'язаних з ними негативних наслідків.

НАЙБІЛЬШИЙ «ЗЕЛЕНИЙ» суперкомп'ютер

Крім рейтингу Top500, націленого на визначення найбільш високопродуктивної системи, існує рейтинг Green500, де відзначені «зелені» суперкомп'ютери. Тут за основу прийнятий показник енергоефективності (Мфлопс / Вт). На даний момент ( останній випуск рейтингу - листопад 2012 року) лідером Green500 є суперкомп'ютер Beacon (253-е місце в Top500). Показник його енергоефективності становить 2499 Мфлопс / Вт.

Beacon працює на базі сопроцессоров Intel Xeon Phi 5110P і процесорів Intel Xeon E5-2670, тому пікова продуктивність може досягати 112 200 Гфлопс при загальному енергоспоживанні в 44,9 кВт. Співпроцесори Xeon Phi 5110P забезпечують високу продуктивність при низькому енергоспоживанні. Кожен співпроцесор має потужність в 1 Тфлопс (при виконанні операцій з подвійною точністю) і підтримує до 8 Гбайт пам'яті класу GDDR5 з пропускною спроможністю в 320 Гбіт / с.

Пасивна система охолодження Xeon Phi 5110P розрахована на TDP 225 Вт, що є ідеальним показником для серверів високої щільності.

суперкомп'ютер EURORA

Однак в лютому 2013 року з'явилися повідомлення про те, що суперкомп'ютер Eurora, розташований в місті Болонья (Італія), по енергоефективності перевершив Beacon (3150 Мфлопс / ват проти 2499 Мфлопс / Вт).

Eurora побудований компанією Eurotech і складається з 64 вузлів, кожен з яких включає в себе два процесора Intel Xeon E5-2687W, два прискорювача Nvidia Tesla K20 GPU і інше обладнання. Габарити подібного вузла не перевищують габаритів ноутбука, однак їх продуктивність вище в 30 разів, а енергоспоживання нижче в 15 разів.

Висока ефективність енергоспоживання в Eurora досягнута шляхом використання декількох технологій. Найбільший внесок вносить водяне охолодження. Так, кожен вузол суперкомп'ютера є своєрідним бутерброд: центральне обладнання знизу, водяний теплообмінник в середині і ще один блок електроніки зверху (див. Малюнок 4).

Настільки високі результати забезпечуються завдяки застосуванню матеріалів з хорошою теплопровідністю, а також розгалужену мережу охолоджуючих каналів. При установці нового обчислювального модуля його канали поєднуються з каналами системи охолодження, що дозволяє змінювати конфігурацію суперкомп'ютера в залежності від конкретних потреб. За запевненням виробників, ризик протікання виключений.

Електроживлення елементів суперкомп'ютера Eurora здійснюється за допомогою 48-вольтів джерел постійного струму, Впровадження яких дозволило скоротити число перетворень енергії. Нарешті, відведена від обчислювального обладнання тепла вода може використовуватися і в інших цілях.

ВИСНОВОК

Галузь суперкомп'ютерів активно розвивається і ставить все нові і нові рекорди продуктивності і енергоефективності. Слід зазначити, що саме в цій галузі, як ніде більше, сьогодні широко застосовуються технології рідинного охолодження і 3D-моделювання, так як перед фахівцями стоїть завдання скомпонувати надпотужну обчислювальну систему, яка була б здатна функціонувати в обмеженому обсязі при мінімальних втратах енергії.

Юрій Хомутський - головний інженер проектів компанії «Ай-Теко». З ним можна зв'язатися за адресою: [Email protected] . У статті використані матеріали інтернет-порталу про центрах обробки даних «www.AboutDC.ru - Рішення для ЦОД».


На Марс люди так і не літають, рак ще не вилікували, від нафтової залежності не позбулися. І все ж існують області, де людство досягло неймовірного прогресу за останні десятиліття. Обчислювальна потужність комп'ютерів - якраз одна з них.

Два рази на рік фахівці з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі і Університету Теннессі публікують Top-500, в якому пропонують список найбільш продуктивних суперкомп'ютерів світу.

В якості ключового критерію в цьому рейтингу використовується характеристика, яка вже давно вважається однією з найбільш об'єктивних у оцінці потужності суперкомп'ютерів - флопс, або число операцій з плаваючою крапкою в секунду.

Трохи забігаючи вперед, пропонуємо вам заздалегідь спробувати на смак ці цифри: продуктивність представників першого десятка топа вимірюється десятками квадрильйонів флопс. Для порівняння: ЕНІАК, перший комп'ютер в історії, володів потужністю в 500 флопс; Зараз середній персональний комп'ютер має потужність в сотні гігафлопс (мільярдів флопс), iPhone 6 має продуктивність приблизно в 172 гігафлопс, а ігрова приставка PS4 - в 1,84 терафлопса (трильйона флопс).

Озброївшись останнім «Топ-500» від листопада 2014 року, редакція Naked Science вирішила розібратися, що з себе представляють 10 найпотужніших суперкомп'ютерів світу, і для вирішення яких завдань потрібно настільки грандіозна обчислювальна потужність.

10. Cray CS-Storm

Місцезнаходження: США
Продуктивність: 3,57 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 6,13 петафлопс
Потужність: 1,4 МВт

Як і практично всі сучасні суперкомп'ютери, включаючи кожен з представлених в даній статті, CS-Storm складається з безлічі процесорів, об'єднаних в єдину обчислювальну мережу за принципом масово-паралельної архітектури. У реальності ця система являє собою безліч стійок ( «шаф») з електронікою (вузлами, що складаються з багатоядерних процесорів), які утворюють цілі коридори.

Cray CS-Storm - це ціла серія суперкомп'ютерних кластерів, проте один з них все ж виділяється на тлі інших. Зокрема, це загадковий CS-Storm, який використовує уряд США для невідомих цілей і в невідомому місці.

Відомо лише те, що американські чиновники купили вкрай ефективний з точки зору споживання енергії (2386 мегафлопс на 1 Ватт) CS-Storm із загальною кількістю ядер майже в 79 тисяч у американської компанії Cray.

На сайті виробника, втім, сказано, що кластери CS-Storm підходять для високопродуктивних обчислень в області кібербезпеки, геопросторової розвідки, розпізнавання образів, обробки сейсмічних даних, рендеринга і машинного навчання. Десь в цьому ряду, ймовірно, і влаштувалося застосування урядового CS-Storm.


CRAY CS-STORM / © Cray

9. Vulcan - Blue Gene / Q

Місцезнаходження: США
Продуктивність: 4,29 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 5,03 петафлопс
Потужність: 1,9 МВт

«Вулкан» розроблений американською компанією IBM, відноситься до сімейства Blue Gene і знаходиться в Ліверморської національної лабораторії імені Е. Лоуренса. Належний Міністерству енергетики США суперкомп'ютер складається з 24 стійок. Функціонувати кластер почав в 2013 році.

На відміну вже згаданого CS-Storm, сфера застосування «Вулкана» добре відома - це різні наукові дослідження, в тому числі в галузі енергетики, на кшталт моделювання природних явищ і аналізу великої кількості даних.

Різні наукові групи і компанії можуть отримати доступ до суперкомп'ютера по заявці, яку потрібно відправити в Центр інновацій в області високопродуктивних обчислень (HPC Innovation Centre), який базується в тій же Ліверморської національної лабораторії.


Суперкомп'ютер Vulcan / © Laura Schulz and Meg Epperly / LLNL

8. Juqueen - Blue Gene / Q

Місцезнаходження: Німеччина
Продуктивність: 5 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 5,87 петафлопс
Потужність: 2,3 МВт

З моменту запуску в 2012 році Juqueen є другим за потужністю суперкомп'ютером в Європі і першим - в Німеччині. Як і «Вулкан», цей суперкомп'ютерний кластер розроблений компанією IBM в рамках проекту Blue Gene, причому відноситься до того ж поколінню Q.

Знаходиться суперкомп'ютер в одному з найбільших дослідницьких центрів Європи в Юліхе. Використовується відповідно - для високопродуктивних обчислень в різних наукових дослідженнях.


Суперкомп'ютер Juqueen / © Jülich Supercomputing Centre (JSC)

7. Stampede - PowerEdge C8220

Місцезнаходження: США
Продуктивність: 5,16 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 8,52 петафлопс
Потужність: 4,5 МВт

Що знаходиться в Техасі Stampede є єдиним в першій десятці Top-500 кластером, який був розроблений американською компанією Dell. Суперкомп'ютер складається з 160 стійок.

Цей суперкомп'ютер є найпотужнішим в світі серед тих, які застосовуються виключно в дослідницьких цілях. Доступ до потужностей Stampede відкритий науковим групам. Використовується кластер в найширшому спектрі наукових областей - від точнейшей томографії людського мозку і передбачення землетрусів до виявлення патернів в музиці і мовних конструкціях.


Суперкомп'ютер Stampede / © Texas Advanced Computing Center

6. Piz Daint - Cray XC30

Місцезнаходження: Швейцарія
Продуктивність: 6,27 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 7,78 петафлопс
Потужність: 2,3 МВт

Швейцарський національний суперкомп'ютерний центр (CSCS) може похвалитися потужним суперкомп'ютером в Європі. Piz Daint, названий так на честь альпійської гори, був розроблений компанією Cray і належить до сімейства XC30, в рамках якого є найбільш продуктивним.

Piz Daint застосовується для різних дослідницьких цілей на кшталт комп'ютерного моделювання в галузі фізики високих енергій.


Суперкомп'ютер Piz Daint / © blogs.nvidia.com

5. Mira - Blue Gene / Q

Місцезнаходження: США
Продуктивність: 8,56 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 10,06 петафлопс
Потужність: 3,9 МВт

Суперкомп'ютер «Миру» був розроблений компанією IBM в рамках проекту Blue Gene в 2012 році. Відділення високопродуктивних обчислень Аргонської національної лабораторії, в якому розташовується кластер, було створено за допомогою державного фінансування. Вважається, що зростання інтересу до суперкомп'ютерних технологій з боку Вашингтона в кінці 2000-х і початку 2010-х років пояснюється суперництвом в цій області з Китаєм.

Розташований на 48 стійках Mira використовується в наукових цілях. Наприклад, суперкомп'ютер застосовується для кліматичного і сейсмічного моделювання, що дозволяє отримувати більш точні дані по прогнозу землетрусів і змін клімату.


Суперкомп'ютер Mira / © Flickr

4. K Computer

Місцезнаходження: Японія
Продуктивність: 10,51 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 11,28 петафлопс
Потужність: 12,6 МВт

Розроблений компанією Fujitsu і розташований в Інституті фізико-хімічних досліджень в місті Кобе K Сomputer є єдиним японським суперкомп'ютером, присутнім в першій десятці Top-500.

Свого часу (червень 2011) цей кластер зайняв в рейтингу першу позицію, на один рік ставши найпродуктивнішим комп'ютером в світі. А в листопаді 2011 року K Computer став першим в історії, якому вдалося досягти потужності вище 10 петафлопс.

Суперкомп'ютер використовується в ряді дослідницьких завдань. Наприклад, для прогнозування природних лих (що актуально для Японії через підвищену сейсмічну активність регіону і високою уразливості країни в разі цунамі) і комп'ютерного моделювання в області медицини.


Суперкомп'ютер K / © Fujitsu

3. Sequoia - Blue Gene / Q

Місцезнаходження: США
Продуктивність: 17,17 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 20,13 петафлопс
Потужність: 7,8 МВт

Найпотужніший з четвірки суперкомп'ютерів сімейства Blue Gene / Q, які потрапили в першу десятку рейтингу, розташований в США в Ліверморської національної лабораторії. IBM розробили Sequoia для Національної адміністрації ядерної безпеки (NNSA), якій був потрібний високопродуктивний комп'ютер для цілком конкретної мети - моделювання ядерних вибухів.

Варто згадати, що реальні ядерні випробування заборонені ще з 1963 року, і комп'ютерна симуляція є одним з найбільш прийнятних варіантів для продовження досліджень у цій області.

Однак потужності суперкомп'ютера використовувалися для вирішення й інших, куди більш благородних завдань. Наприклад, кластеру вдалося поставити рекорди продуктивності в космологічної моделюванні, а також при створенні електрофізіологічне моделі людського серця.


Суперкомп'ютер Sequoia / © Bob Hirschfeld / LLNL

2. Titan - Cray XK7

Місцезнаходження: США
Продуктивність: 17,59 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 27,11 петафлопс
Потужність: 8,2 МВт

Найбільш продуктивний з коли-небудь створених на Заході суперкомп'ютерів, а також найпотужніший комп'ютерний кластер під маркою компанії Cray знаходиться в США в Національній лабораторії Оук-Рідж. Незважаючи на те, що знаходиться в розпорядженні американського Міністерства енергетики суперкомп'ютер офіційно доступний для будь-яких наукових досліджень, в жовтні 2012 року, коли Titan був запущений, кількість заявок перевищила всякі межі.

Через це в Оукріджской лабораторії була скликана спеціальна комісія, яка з 50 заявок відібрала лише 6 найбільш "передових" проектів. Серед них, наприклад, моделювання поведінки нейтронів в самому серці ядерного реактора, а також прогнозування глобальних кліматичних змін на найближчі 1-5 років.

Незважаючи на свою обчислювальну потужність і значні габарити (404 квадратних метра), Titan недовго протримався на п'єдесталі. Уже через півроку після тріумфу в листопаді 2012 року гордість американців в області високопродуктивних обчислень несподівано потіснив виходець зі Сходу, безпрецедентно обігнавши попередніх лідерів рейтингу.


Суперкомп'ютер Titan / © olcf.ornl.gov

1. Tianhe-2 / Чумацький шлях-2

Місцезнаходження: Китай
Продуктивність: 33,86 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 54,9 петафлопс
Потужність: 17,6 МВт

З моменту свого першого запуску «Тяньхе-2», або «Чумацький-шлях-2», ось уже близько двох років є лідером Top-500. Цей монстр майже в два рази перевершує по продуктивності №2 в рейтингу - суперкомп'ютер TITAN.

Розроблений Оборонним науково-технічним університетом Народно-визвольної армії КНР і компанією Inspur «Тяньхе-2» складається з 16 тисяч вузлів із загальною кількістю ядер в 3,12 мільйона. Оперативна пам'ять всій це колосальної конструкції, що займає 720 квадратних метрів, становить 1,4 петабайт, а запам'ятовує - 12,4 петабайт.

«Чумацький шлях-2» був сконструйований з ініціативи китайського уряду, тому немає нічого дивного в тому, що його безпрецедентна міць служить, судячи з усього, потребам держави. Офіційно було заявлено, що суперкомп'ютер займається різними моделювання, аналізу величезної кількості даних, а також забезпеченням державної безпеки Китаю.

З огляду на секретність, властиву військовим проектам КНР, залишається лише здогадуватися, яке саме застосування час від часу отримує «Чумацький шлях-2» в руках китайської армії.



Суперкомп'ютер Tianhe-2 / © Popsci.com