Суперкомпютърът се нарича компютър, който по характеристики и други технически характеристики далеч надвишава съществуващите в момента. Този компютър включва няколко процесора. Друга отличителна черта на такива изчислителни устройства е използването на векторна аритметика, т.е. те могат да извършват едновременно аритметични операции над няколко чифта числа. Например, един типичен суперкомпютър може едновременно да изчисли заплатата на няколко служители, докато редовният компютър в същото време ще пресметне заплатата само на един служител.

История на суперкомпютрите: появата на суперкомпютри през 1960.

Първият суперкомпютър е създаден в Control Data Corporation (CDC) под ръководството на Seymour Creay. Един от първите компютри, разработени в тази фирма, беше Cray CDC 1604. Той замени вакуумните тръби с транзистори и бързо придоби популярност в научните лаборатории. По-късно CDC разработи суперкомпютър CDC 7600 и започна да работи върху CDC 8600. През 1964 г. най-бързият компютър на Земята е Stretch, който може да се справи с три милиона операции с плаваща запетая в секунда (FLOPS).


Едно от предимствата на компютър, разработен под ръководството на Seymour Creay, е плътната опаковка на електронните компоненти, която повишава производителността на компютрите. Всички компютри на Seymour Creay са оптимизирани за взискателни научни приложения, например решаване на диференциални уравнения, матрицаизчисления, сеизмичен анализ, линейно програмиране и други подобни задачи.

Cray суперкомпютри през 70-те години на ХХ век. През 1975 г. Cray Research издава Cray-1 компютър, който принадлежи към 4-то поколение компютри. Общо, продадени повече от 80 такива машини, които за това време е голям успех. Cray-1 беше един от първите компютри, в които реализирането на трудоемки операции можеше да се осъществи веднага на няколко процесорни устройства и по този начин беше едно от първите "мултипроцесорни" устройства.


Един от пионерите на многопроцесорното изчисление беше Cray X-MP, въведен през 1982 г., който свързва два компютъра Cray-1. Той е и първият компютър, който прилага векторни изчисления. Освен това през 70-те години се появи и първият 32-битов супер-мини-компютър.

Развитие на суперкомпютрите през 1980 г.

През 1985 г. Cray Research представи четириядрен компютър Cray-2. Тя стана първото изчислително устройство, което надхвърли един милиард FLOPS. През 1983 г. Даниел Хилис, студент в Масачузетския технологичен институт, изобретил как да подобри производителността на многопроцесорните системи, принадлежащи на 4-то поколение компютри. През същата година той стана съосновател на корпорация Thinking Machines. През 1985 г. тази компания разработи първия си компютър CM-1. Той използва 65,536 евтини еднобитови процесора, групирани по 16 бр. на един чип Работата на компютъра CM-1 при някои операции достигна няколко милиарда FLOPS и е сравнима с най-бързата по това времесуперкомпютър

По-нататъшното развитие на суперкомпютрите през 90-те - началото на 2000 г.

Важните клиенти на суперкомпютрите бяха военни. След подписването от страна на САЩ на Договора за пълна забрана на ядрените опити (1996 г.) е необходима допълнителна програма за сертифициране на ядрени бойни глави. Затова Министерството на енергетиката на САЩ отпусна пари за нова програма за развитие на суперкомпютри, насочена към разработване на компютър, способен да симулира ядрени изпитвания до 2004 г. Този компютър трябва да има производителност от над 100 трилиона FLOPS, а най-бързият от съществуващите по това време компютри беше Cray T3E, с производителност до 150 милиарда FLOPS. Суперкомпютърът ASCI Red, построен от Националните лаборатории на Sandia в Албакърки, заедно с Intel, за първи път достигна 1 TFLOPS. Той включваше 9072 стандартни Pentium Pro процесора.

Японски суперкомпютър

Докато САЩ бяха доминирани от многопроцесорен подход, в Япония корпорацията NEC се върна към по-стар подход - към индивидуалния дизайн на компютърния чип. Изработена от тази корпорация, Earth Simulator зае първо място в списъка на най-продуктивните компютри през 2002 г.

Съвременни компютри

През 2004 г. най-бързият суперкомпютър беше Blue Gene /L, издаден от IBM. Изпълнението му е приблизително равно на 36 TFLOPS. След две удвояване на броя на процесорите Blue Gene /L, инсталирани в Sandia National Laboratories в Ливърмор, Калифорния, през 2005 г., той стана първата машина, която преодоля бариерата на производителността от 100 TFLOPS.
Първият компютър, чието изпълнение надхвърля1000 или 1 TFLOPS petaflop, е построен от IBM през 2008 г.

Използването на суперкомпютри

Супер-компютрите се използват в научната област за извършване на трудоемки изчисления и обработка на голямо количество информация в реално време. Освен това напредъкът в областта на компютърните технологии позволи на учените да използват точните модели на протичащите процеси, вместо опростените, които бяха използвани по-рано. В математиката с помощта на суперкомпютри се решават задачите на криптографията и статистиката. Във физиката те помагат да се разберат процесите, протичащи вътре в атома. Биолозите от супер-компютри помагат за дешифрирането на ДНК. Те също са незаменими при изготвянето на прогнозите за времето, изучаването на изменението на климата в Земята и търсенето на находища на нефт и газ. Също така суперкомпютрите се използват за извършване на военни изчисления, свързани с ядрени оръжия. Използването на мощни компютри позволи редица пробиви в области като метеорология, глобален анализ на климата, създаване на нови медицински продукти и аерокосмическа технология.

Преглед на суперкомпютрите

Когато става въпрос за супер-захранвани компютри, често се задава въпросът: "Кой компютър е най-бързият?" Отговорът на този въпрос може да даде рейтинг на 10-те най-мощни суперкомпютри. В този рейтинг са представени нови компютри.

Срещата на високо равнище AC922 се счита за най-бързата в момента. Изпълнението му според данните, получени при използване на системата LINPACK е 1223 PFLOPS. Максимална теоретична производителностизчислително устройство 187659 PFLOPS. Super AMI Summit Power AC922 е произведена от IBM специално за използване в Националната лаборатория в Охридзск.

Второ място в представянето е китайският суперкомпютър Sunway TaihuLight. Изчислителната скорост на този компютър, измерена чрез тестовата система LINPACK, е 93 PFLOPS. Този суперкомпютър е най-продуктивен в света от юни 2016 г. до юни 2018 г. Този суперкомпютър се намира в Китайската народна република, в компютърния център в Уси и се използва за прогнозиране на времето, медицински изследвания и извършване на различни сложни изчисления.

Следващото място в представянето е изчислителното устройство на Sierra Power System S922LC. Този суперкомпютър е с производителност 7161 PFLOPS, според тестовете на LINPACK. Това устройство се намира в лабораторията на Ливърмор. E. Lawrence, член на Калифорнийския университет.

Суперкомпютърът Tianhe-2 беше най-мощното изчислително устройство от 2013 до 2016 г. Името му е преведено от китайски като "Млечен път - 2". Според стандартния тест LINPACK, неговото изпълнение е 61445 PFLOPS, а теоретичният пик е 100679. Това устройство се намира в Националния компютърен център на Гуанджоу (Китайската народна република).

В момента петата най-голяма производителност е японската суперкомпютър AI Bridging Cloud Infrastructure. Изпълнението му на тестове LINPACK 1988 и максималната теоретична - 32577 PFLOPS.

Суперкомпютър Piz DaintНамира се в Швейцарския компютърен център и е най-продуктивното изчислително устройство в Европа. Неговата върхова теоретична производителност е 25326 PFLOPS, а реалната, фиксирана с помощта на тестовете LINPACK, - 1959 PFLOPS. Проектиран от американската компания Cray.

Седмото място в представянето е суперкомпютърът Titan, издаден през 2012 г. въз основа на архитектурата Cray XK7. Действителната производителност на това устройство, измерена чрез тестовия комплект LINPACK, е 1759 PFLOPS, а максималната теоретична е 27113 PFLOPS. Работи в лабораторията на американското министерство на енергетиката, Тенеси. Това беше най-мощното изчислително устройство от ноември 2012 г. до юли 2013 г.

Суперкомпютърът Sequoia беше разработен от компанията на платформата IBM Blue Gene /Q. Реалното му представяне е 17 173 PFLOPS и теоретично е възможно - 20133 PFLOPS. Намира се в лабораторията на Ливърмор.

Компютърът Trinity е базиран на платформата Cray XC40. Измерената производителност на изчислителното устройство PFLOPS 14137. Инсталирана в лабораторията в Лос Аламос.

Суперкомпютърът на Кори, подобно на предишния, е направен на архитектурата Cray XC40. Изпълнението му при тестовете LINPACK е 14015 PFLOPS.

Заключение

Развитието на суперкомпютър е оказало голямо влияние върху много области на науката и промишлеността. В момента най-голямата пречка, която затруднява разкриването на целия изчислителен потенциал на такива устройства, е трудността при писане на програми, които могат едновременно да изтеглят всички суперкомпютърни процесори при пълна мощност. Това се дължи на писането на програма, която ефективно изчислява изчислителната задача наняколко потока, много по-сложно от това, което ще работи последователно на един процесор. И не всяка задача е подложена на такъв паралелизъм. Това е всичко, което трябва да знаете за суперкомпютрите, целта, възможностите и принципите на изграждането на тези компютри.