Superračunalo

Izvor: Vidipedija
(Preusmjereno s Superrračunalo)
Skoči na: orijentacija, traži

Superračunala su računala koja se u trenutku nastanka po brzini obrade podataka ubrajaju među najbrža na svijetu. Pojam superračunalstvo prvi je put upotrijebljen još 1920. u novinama New York World, a odnosio se na posebne kalkulatore koje je IBM napravio za Sveučilište Columbia.

Prva prava superračunala potječu iz 60-ih, a njihov tvorac Seymour Cray jedna je od najvažnijih osoba u povijesti superračunalstva. Cray je na početku svoje karijere radio u Control Data Corporationu, no ubrzo je napustio tu kompaniju i 1970. osnovao vlastitu tvrtku Cray Research. Nova tvrtka bavila se istraživanjima i izradom superračunala, a od 1985. do 1990. najsnažnija računala na svijetu dolazila su upravo iz njenih laboratorija. Cray je proizveo i prvo računalo na svijetu koje je bilo u stanju izračunati više od 100 milijuna operacija s pomičnim zarezom u jednoj sekundi.

Sredinom 90-ih tržište velikih superračunala doživjelo je slom te je većina manjih proizvođača propala, no Cray je uspio preživjeti. Ipak, on je danas daleko od slave koju je uživao sredinom 80-ih, što se može zaključiti i iz top liste 500 najbržih svjetskih računala gdje Craya više nema među najbržima.


Povijest superračunala

U kratkoj povijesti superračunala njihova se snaga povećala nekoliko stotina tisuća puta, a njihov razvoj iz godine u godinu ide sve brže. Moderna znanost danas se ne može zamisliti bez ovih strojeva koji predviđaju globalne klimatske promjene, simuliraju nuklearne eksplozije ili pomažu u mogućem otkrivanju tragova izvanzemaljske inteligencije


ZA ŠTO SE KORISTE SUPERRAČUNALA?

Superračunala se koriste za specifične zadatke gdje je potrebna jako velika brzina obrade podataka. Za razliku od klasičnih računala čija se procesorska snaga koristi za procesuiranje velikog broja različitih zadataka, procesorsko vrijeme superračunala koristi se za rješavanje samo jednog 'problema'. Iz ovog razloga superračunala su obično hardverski i softverski prilagođena vrsti zadataka koje će morati obavljati.

U procesorski zahtjevne zadaće za koje se obično koriste superračunala spada prognoziranje vremena, istraživanja klime, projektiranje modela molekula, simulacije detonacija nuklearnog oružja, nuklearne fuzije, kriptoanaliza...

Superračunala svoju superbrzinu duguju upotrebi inovativnih novih rješenja koja su im omogućila paralelno obavljanje velikog broja zadaća. Obično su specijalizirana za obavljanje jedne vrste kalkulacija, što znači da baš i nisu najbolja u drugim vrstama zadataka. Npr. na vašem kućnom PC-ju Quake će vjerojatno raditi brže nego na nekom moćnom superračunalu. Iz sfere superračunala potekle su mnoge tehnologije koje se danas koriste u klasičnim računalima – vodeno hlađenje i diskovi spojeni u RAID polja samo su neke od njih.

KAKO SUPERRAČUNALA IZGLEDAJU?

Prosječno superračunalo pozamašnih je dimenzija i ne može se smjestiti ispod stola ili u stražnju sobicu. Za smještanje superračunala obično se grade posebne prostorije u kojima se kontrolira temperatura, vlažnost zraka... Na izgled ranih superračunala poprilično su utjecala neka tehnička ograničenja. Naime, informacije između različitih dijelova računala ne mogu putovati brže od brzine svjetlosti. Premda se ovo čini jako brzo, u svijetu superračunala ni brzina svjetlosti nekada nije dovoljna. Budući da su im dimenzije povelike, njihove komponente znaju biti udaljene i nekoliko metara.


Aplikativna primjena rada superračunala

Za prolazak ovog puta informacijama treba nekoliko desetaka nanosekundi (latencija), što opet ne izgleda mnogo, ali komponenta koja ih mora primiti za to vrijeme stoji besposlena. Kako bi se smanjili problemi s latencijom, komponente je trebalo smjestiti što bliže, tako da su npr. superračunala Cray bila karakterističnog cilindričnog oblika. Danas izgledaju poput velikih ormara, a problemi latencije rješavaju se pomoću memorijskih međuspremnika i vrlo brzih mreža.


OPERATIVNI SUSTAVI ZA SUPERRAČUNALA

Danas superračunala uglavnom koriste različite varijante operativnog sustava UNIX, a sve popularniji postaje i Linux. U početku superračunalstva stanje je bilo nešto drugačije. Praktički svako superračunalo imalo je vlastiti operativni sustav, a neka su ih imala i više. Tako je za Cray-1 postojalo šest različitih verzija operativnog sustava.


VRSTE SUPERRAČUNALA

Superračunala se danas dijele na tri osnovne vrste: vektorska superračunala kojima specijalizirani procesori omogućavaju paralelnu obradu velike količine podataka (u ovu skupinu ulaze i superračunala Cray), usko povezani računalni klasteri koriste posebno razvijene sustave koji omogućavaju umrežavanje velikog broja procesora i njihove memorije u jedno veliko računalo (trenutno najbrža računala na svijetu ubrajaju se u ovu vrstu superračunala), a commodity klasteri se sastoje od više klasičnih računala povezanih putem lokalne računalne mreže kojima poseban softver omogućava da funkcioniraju poput jednog superračunala.


NAJBRŽA SUPERRAČUNALA NA SVIJETU

Brzina superračunala mjeri se pomoću posebnih testova (benchmarka), a jedinica kojom se izražava brzina superračunala je FLOPS (broj operacija s pomičnim zarezom koje računalo može izvršiti u sekundi). Moderna stolna računala postižu brzinu od nekoliko GFLOPS-a, što ih stavlja u razinu s rezultatima koje su superračunala postizala krajem 80-ih. Trenutno najbrže računalo na svijetu je IBM-ov BlueGene/L, superračunalo koje ima čak 32.768 procesora, a postiže brzinu od 280,6 TFLOPS-a (10^12 FLOPS-a). Ova brzina izmjerena je relativno nedavno, 28. listopada ove godine, a stručnjaci smatraju da će nakon planiranih nadogradnji BlueGene/L dosegnuti brzinu od 500 TFLOPS-a ili 0,5 PFLOPS-a.

Prije nego što je IBM napravio BlueGene/L, najbrže računalo na svijetu bio je NEC Earth Simulator. Ovo superračunalo s brzinom od 35.86 TFLOPS-a držalo je prvo mjesto na listi najbržih dvije i pol godine, što je doista impresivan rezultat. Earth Simulator sastoji se od 640 posebno napravljenih 8-procesorskih računala zasnovanim na NEC SX-6 arhitekturi (ukupno 5.120 procesora), a kao operativni sustav koristi prilagođenu verziju UNIX-a.