logo
AOM / Мельник А

1.4.7. Суперкомп'ютери

До класу суперкомп'ютерів належать комп'ютери, що мають максимальну в даний час продуктивність, а також максимальну ємність основної та зовнішньої пам'яті. Вони асоціюються з великими розмірами, великими завданнями, гранично високими харак­теристиками. Швидкий розвиток комп'ютерної індустрії призводить до відносності да­ного поняття. Суперкомп'ютер десятирічної давності сьогодні під це визначення вже не потрапляє. Наприклад, продуктивність персональних комп'ютерів, що використовують Pentium-II/300MHz, є близькою до продуктивності суперкомп'ютерів середини 70-х ро­ків, проте за сьогоднішніми мірками суперкомп'ютерами не є ні ті, ні інші.

Нижче подано декілька прикладів, що показують основні характеристики комп'юте­рів цього класу, які використовуються в даний час.

CRAYT932,векторно-конвеєрний комп'ютер фірми CRAYResearchInc.(на сьогодні це є підрозділ SiliconGraphicsInc.),уперше випущений у 1996 році. Максимальна про­дуктивність одного процесора дорівнює майже 2 млрд операцій за секунду, основна пам'ять нарощується до 8 ГБ, дисковий простір до 256000 ГБ (тобто 256Т6). Комп'ютер у максимальній конфігурації вміщує 32 процесори, що працюють із загальною пам'яттю, тому максимальна продуктивність всієї комп'ютерної системи складає більше 60 млрд операцій за секунду.

IBMSP2,матричний паралельний комп'ютер фірми IBM.Побудований на основі стандартних процесорів PowerPC604eабо POWER2SC,сполучених між собою через високошвидкісний комутатор, причому кожний має свою локальну основну пам'ять і

47

дискову підсистему. Характеристики цих процесорів відомі й особливого подиву не ви­кликають, проте в рамках однієї системи SP2їх може бути об'єднано дуже багато. Зокре­ма, максимальна система, встановлена в Pacific Northwest National Laboratory (Richland, USA), вміщує 512 процесорів. Виходячи з числа процесорів, можна уявити сумарну по­тужність всієї системи.

HPExemplar,комп'ютер із кластерною архітектурою від Hewlett-PackardInc.Зокрема, модель V2250(клас V)побудована на основі мікропроцесора РА-8200, що працює з так-

товою частотою 240 МГц. В рамках одного вузла зі спільною основною пам'яттю до 16 ГБ можна об'єдна­ти до 16 процесорів. У свою чергу вузли в рамках однієї комп'ютерної системи з'єднуються між собою че­рез високошвидкісні канали переда­чі даних.

Суперкомп'ютер ASCIRED,результат виконання програми Ac­celeratedStrategicComputingIniti­ative.Побудований на замовлення Міністерства енергетики СІЛА, він об'єднує 9152 процесори PentiumPro,має 600 ГБ сумарної основної пам'яті та загальну продуктивність 1800 мільярдів операцій за секунду.

Найпотужнішим на сьогодні комп'ютером є суперкомп'ютер фірми IBMBlueGene/L(рис. 1.19), який має 131 072 процесорних вузлів та продуктивність 280.6 TFLOPS(1012 FLOPS).Кожен вузол містить процесор PowerPC440 із 512 МБ локальної пам'яті.

В 2006 році був уведений в експлуатацію суперкомп'ютер MDGRAPE-3,який до-сяг продуктивності 1 PFLOPS(1015FLOPS),однак його не відносять до універсальних суперкомп'ютерів, оскільки він є орієнтованим на виконання задач молекулярної ди­наміки.

Навіть спрощені конфігурації таких комп'ютерів коштують не один мільйон доларів СІЛА. Виникає ряд природних запитаннь:

От лише невеличкий список областей людської діяльності, де необхідно використо­вувати суперкомп'ютери: автомобілебудування; нафто- і газовидобуток; фармакологія; прогноз погоди і моделювання зміни клімату; сейсморозвідка; проектування електрон­них пристроїв; синтез нових матеріалів, генні дослідження.

На рис. 1.20 подано завдання, для виконання яких необхідне застосування супер­комп'ютерів, а також потрібні для їх вирішення комп'ютерні ресурси.

Видно, що ємність пам'яті досягає одного ТБ за умови, що продуктивність має бути один TFLOPS.Зрозуміло, що межа необхідних комп'ютерних ресурсів є рухомою. На­дати ресурси, які вимагаються наведеними завданнями, за допомогою стандартних од-нопроцесорних систем неможливо. Це спричинює використання багатопроцесорних комп'ютерних систем як магістрального напрямку досягнення високої продуктивності.