A szuperszámítógép vagy a szuperszámítógép olyan számítógép, amelyet a tervezéskor ismert technikákkal a lehető legnagyobb teljesítmény elérésére terveztek, különös tekintettel a számítás sebességére .
A tudományos szuperszámítógépeket "nagy teljesítményű számítástechnikának" nevezik ( angolul : high-performance computing , vagy HPC). Ez a tudományterület két részre oszlik: a hardver részre (a számítási eszköz elektronikus kialakítása) és a szoftverre (a számítás szoftveres adaptálása az eszközhöz). Ez a két rész a tudás különböző területeit hívja fel.
Az első szuperszámítógépek (vagy szuperszámítógépek) az 1960-as években jelentek meg . 1961-ben az IBM kifejlesztette az IBM Stretch vagy az IBM 7030 terméket, amelynek egyik egységét 1963-ban Franciaországban üzemeltették.
Abban az időben és az 1970-es évekig a világ legnagyobb szuperszámítógép-gyártója a Control Data Corporation (CDC) volt, amelynek tervezője Seymour Cray volt . Ezt követően a Seymour Cray által a CDC-től való távozása után alapított Cray Research előnyben részesítette többi versenytársait, egészen 1990-ig. Az 1980-as években , ahogy az az 1970-es évek mikrokomputer piacán gyártották , sok kisvállalat lépett be erre piacon, de a legtöbbjük eltűnt a szuperszámítógép piac „ összeomlás ” a közép -1990s .
Amire a szuperszámítógép kifejezés utal, az idő múlásával változik, mivel a világ legerősebb számítógépei egy bizonyos időpontban általában sok évvel később kiegyenlítik, majd felülmúlják a közös használatú gépek. Az első CDC szuperszámítógépek egyszerű egyprocesszoros számítógépek voltak (de néha akár tíz perifériás processzorral is I / O-khoz ), tízszer gyorsabbak, mint a verseny. Az 1970-es években a legtöbb szuperszámítógép vektorprocesszort fogadott el , amely egyszer dekódolja az utasítást , és operandusok egész sorozatára alkalmazza .
Csak az 1980-as évek végén alkalmazzák a tömegesen párhuzamos rendszer-technikát , processzorok ezreinek használatával egyetlen szuperszámítógépben. Manapság ezek a párhuzamos szuperszámítógépek " RISC " típusú mikroprocesszorokat használnak , amelyeket soros számítógépekhez terveztek, mint például a PowerPC vagy a PA-RISC . Más szuperszámítógépek alacsonyabb költségű, " CISC " típusú processzorokat használnak, amelyeket RISC-ben mikroprogramoznak az elektronikus chipben ( AMD vagy Intel ): a hatékonyság kissé alacsonyabb, de a memória- hozzáférési csatorna - gyakran szűk keresztmetszet - sokkal kevésbé stresszelt.
A XXI . Században a szuperszámítógépeket általában egyedülálló modellként tervezik a számítógépgyártók, mint a Nemzetközi Üzleti Gépek (IBM), a Hewlett-Packard (HP) vagy a Bull , hosszú hagyományokkal rendelkeznek mögöttük (IBM). vagy hogy az 1990-es években szakosodott, akkor nehéz helyzetben lévő vállalatokat vásároltak tapasztalatszerzésre ezen a területen.
Szupergépeket használják minden igénylő feladatok igen nagy számítási teljesítmény , mint például az időjárás-előrejelzés , tanulmányozza a klíma (erről lásd a programok által finanszírozott G8-HORCs ), modellezés kémiai objektumok ( számítása szerkezetű és tulajdonságú , molekuláris modellezés , stb. . ), fizikai szimulációt (szimulációk aerodinamikai számítások a szilárdságtani , szimulált robbanás a nukleáris fegyverek , tanulmány nukleáris fúzió , stb ), a rejtjelelemzés vagy szimulációkat pénzügy és biztosítás ( sztochasztikus számítás ).
Polgári és katonai kutatási intézmények közül a legnehezebb felhasználók szuperszámítógépek.
A Franciaországban , ezek a gépek találhatók országos egyetemi számítástechnikai központok, mint például a Intézet Fejlesztési és erőforrások Tudományos Informatikai (Idris), a Nemzeti Számítógép Felsőoktatási Központ (Cines), hanem a Commissariat ahhoz atomenergia és az alternatív energiaforrások (CEA) vagy bizonyos nagyvállalatoknál, például a Total , az EDF vagy a Météo-France .
A szuperszámítógépek mindkettőből nyerik fölényüket a hagyományos számítógépekkel szemben:
Szinte mindig kifejezetten egy bizonyos típusú feladathoz lettek tervezve (leggyakrabban tudományos numerikus számítások : mátrix vagy vektor számítás ), és nem keresnek különösebb teljesítményt más területeken.
A szuperszámítógépek memória architektúráját úgy tervezték, hogy folyamatosan szolgáltasson adatokat az egyes processzoroknak, hogy a lehető legtöbbet hozza ki számítási teljesítményéből . A kiváló memóriateljesítmény (jobb alkatrészek és jobb architektúra) nagyrészt megmagyarázza a szuperszámítógépek előnyét a hagyományos számítógépekkel szemben.
Az input / output ( busz ) rendszer célja, hogy a nagy sávszélességű , kevesebb várakozási idő , mivel az ilyen típusú számítógépet nem tervezték folyamat ügyletek .
Mint minden párhuzamos rendszer esetében, az Amdahl-törvény is alkalmazandó, a szuperszámítógép-tervezők néhány erőfeszítést a szoftver nem párhuzamos részének kiküszöbölésére és a fennmaradó szűk keresztmetszetek megszüntetésére szolgáló hardveres fejlesztésekre fordítanak .
Egyrészt, a szuperszámítógépek gyakran több megawatt az elektromos . Ennek az ételnek is kiváló minőségűnek kell lennie. Ennek eredményeként nagy mennyiségű hőt termelnek , ezért a normális működés érdekében hűteni kell őket. A hűtés (pl levegő hűtés ) ezen számítógépek gyakran okoz jelentős légkondicionáló probléma .
Másrészt az adatok nem áramolhatnak a fénysebességnél gyorsabban a számítógép két része között . Amikor a szuperszámítógép mérete meghaladja a több métert, az egyes komponensek közötti késést tíz nanoszekundumban számolják . Az elemek ezért úgy vannak elrendezve, hogy korlátozzák az alkatrészeket összekötő kábelek hosszát . On Cray-1 vagy Cray- II , például voltak elrendezve egy kört .
Manapság ezek a számítógépek nagyon nagy mennyiségű adatot képesek feldolgozni és kommunikálni nagyon rövid idő alatt. A tervezésnek biztosítania kell az adatok gyors olvashatóságát, továbbítását és tárolását. Ellenkező esetben a processzorok számítási teljesítménye nem lenne kihasználva ( szűk keresztmetszet ).
A világ 20 legnagyobb szuperszámítógépe 2013 Június.
A felső szuperszámítógépek számítási sebességének (R max ) táblázata ; 60 éves logaritmikus skála .
Megoszlása országonként a top 500 szuperszámítógépek a2015. november.
Ban ben 1993, A Földfizikai Intézet, Párizs (PGI) működtet egy számítógépes CM-5/128 , hogy felhasználások processzorok supersparc , van rangsorolva 25 th a TOP500 . Három évvel később, ben1996The Institute of Development és a tudományos számítástechnika erőforrásokat (Idris) sikerül elérni a 12 -én sor világszerte T3E által épített Cray .
Közepén2002, A legnagyobb teljesítményű szuperszámítógépe francia soraiban 4 -én a TOP500, a TERA alapú processzorok Alpha az 1 GHz-es ( AlphaServer SC45 ) és fejlesztette ki a Hewlett-Packard ; az Atomenergia Bizottsághoz (CEA) tartozott . Ban ben 2006. januárA TERA-10 re Bull sikerrel járt, akkor létrehoz egy számítási teljesítmény 60 tera papucsok és helyezi el a 5 -én a World TOP500 rangsor.
Ban ben 2008. június, Idris és Blue Gene / P Solution for IBM megjelenik, a teszt szerint LINPACK , ki 120 teraflops és megnyerte a 10 th helyszínen.
Ban ben 2009. november, az első francia gép neve Jade . Az „ SGI Altix (en) ” típusból a montpellieri Nemzeti Felsőoktatási Számítógépes Központban (CINES) található . A szuperszámítógép van rangsorolva 28 th a világon 128 teraflops a LINPACK teszt. Nem sokkal később a Jade gép konfigurációja befejeződött 237 teraflops teljesítmény elérése érdekében. A gép átkapcsol 2010. júniusA 18 -én sorban a TOP500. Ezután ez a harmadik európai számítógépes rendszer, és az első francia, amelyet állami kutatásra szántak .
Ban ben 2010. novemberA francia rekordot a Bull TERA-100 tartja . Állítsa be ECA az Bruyeres-le-Chatel , hogy mire van szüksége a francia nukleáris katonai szimulációs , a teljesítmény teraflops 1050, ez a gép felszáll a 6 th a világon, és elnyerte a 1 st hely Európában. 17 296 Intel Xeon 7500 processzor alkotja, amelyek mindegyike nyolc maggal van felszerelve és InfiniBand típusú hálózattal van összekötve .
Ban ben 2012. márciusA Curie , a Bull által a GENCI számára tervezett rendszer, amelyet a Bruyères-le-Châtel-i Très Grand Centre de Calcul (TGCC) helyére telepítettek, 1,359 petaflop erejével rendelkezik. Ez lesz a legerősebb szuperszámítógép Franciaországban azáltal, hogy a 9 -én a világranglistán. 2 petaflop szállítására tervezték.
Ban ben 2013. januárAz Ada és Turing rendszerek által épített IBM van szerelve Idris Orsay . Teljesítményük összege meghaladja a petaflopokat. Ez a két gép áll a kutatók rendelkezésére. A március 2013 , a Pangea szuperszámítógép a vállalat tulajdonában összesen avatták, ez lett a leghatékonyabb rendszer valaha telepítették Franciaországban. Számítási teljesítménye 2,3 petaflops. Egyenértékű 27.000 asztali számítógépek együtt, ő kapott az 11 -én sor világszerte.
Ban ben 2015. január, a Bull, az Atos technológiák által a GENCI számára tervezett Occigen rendszert a CINES telephelyére telepítik; 2,1 petaflop ereje van. Ott állt a 26 th pozícióját a világranglistán a TOP5002014. november.
Ban ben 2016. március, A Total bejelenti, hogy megháromszorozta Pangea szuperszámítógépének számítási kapacitását, 6,7 petaflop csúcsteljesítményre és 5,28 petaflops hasznos teljesítményre számítva. Ez lehetővé teszi, hogy visszanyerje 11 -én sor a TOP500 és így hozza meg a fejét a világ ipari szektorban.
A szuperszámítógépek térnyerése azt jelentette, hogy a Linux a bolygó 500 legerősebb szuperszámítógépének többségét működtető operációs rendszerré vált , és a Unix fokozatosan elvesztette terepét a Linux előtt, de egy ideig előkelő helyet foglalt el a szuperszámítógépek piacán.
A Windows- ot csak a bolygó 500 legerősebb szuperszámítógépe közül kettő, vagyis 0,4% futtatta, míg a BSD csak egy gépen volt jelen az első 500-ban , vagyis 0,2%. Végül a többi konfiguráció („ Mixed ”, azaz többféle operációs rendszer halmaza) 4,6% -ot tett ki.
Ban ben 2017. november, A Linux biztosítja a világ 500 legerősebb szuperszámítógépének mind működését.