Komputer za sto milionów dolarów

Czyżby cały ze złota i wysadzany diamentami? Nie. Takie są ceny najszybszych komputerów na świecie (przeciętnie 35000 razy szybsze niż zwykłe PC) zwanych superkomputerami

 

3b49f45f464da601fd07021f7859ba70.jpg

Pierwszy superkomputer CDC6600 zbudowano w 1963 roku w firmie Control Data Corporation przez zespół kierowany przez Seymoura Craya. W latach siedemdziesiątych Cray założył firmę pod własnym nazwiskiem, której nazwa  stała się właściwie synonimem superkomputera.

W 2010 zbudowano w Chinach superkomputer Tiahne-1A(ma zdjęciu). Tym samym najszybszy dotąd na świecie Cray Jaguar z Oak Ridge w USA stracił palmę pierwszeństwa.

Mówi się o chińskich procesorach Loongson nowej generacji, w której skład wchodzą wielordzeniowe konstrukcje. Miałyby one posłużyć do budowy najszybszego komputera świata, który pojawi się w przyszłym roku. Jednak już dziś Chiny mogą pochwalić się najszybszym na świecie superkomputerem Tianhe-1A - zmodernizowaną wersją znacznie wolniejszej konstrukcji Tianhe-1, która wykorzystywała układy AMD. Został on zaprojektowany przez Chiński Narodowy Uniwersytet Technologii Obronnej (NUDT). Maszynę umieszczono w Narodowym Centrum Superkomputerowym w Tianjin i jest już ona gotowa do pracy.

By liczyć jak najszybciej rozwijano różne techniki najpierw stosowane w superkomputerach, a z czasem przenikały do zwykłych komputerów.

  • jak najwyższa częstotliwość taktowania, zwłaszcza procesora.
    • Początkowo było to kilka tysiecy taktów na sekundę (kHz), z czasem sięgnieto w zakres milionów taktów (MHz) by obecnie zatrzymać się na pojedynczych miliardach taktów (GHz).
    • Przez pewien czas próbowano w superkomputerach stosować lepszy pod tym względem od technologii krzemowych arsenek galu, lecz obecnie tego się nie stosuje
    • Niekiedy stosuje się też wydajniejsze niż powietrzne systemy chłodzenia. Systemy wodne dotarły nawet do komputerów biurkowych. Stosowano również chłodzenie freonem i innymi cieczami lub skroplonymi gazami.
  • jak najlepsze wykorzystanie cykli zegarowych do wykonywania instrukcji, szczególnie tych często wykonywanych
    • wykonywanie operacji na jak najdłuższych ciągach bitów(poczatkowo 4, dalej 8, potem 16, 32, 64, 128)
    • wykonywanie operacji na wielu liczbach naraz - tzw. procesory wektorowe, a nawet macierzowe
    • podzielenie wykonywania instrukcji na etapy i jednoczesne wykonywanie instrukcji na róznych etapach - tzw. przetwarzanie potokowe
    • wyposażenie pamięci operacyjnej w zdolność jednoczesnego odczytywania/zapisywania wielu komórek pamięci
  • zwiększenie liczby procesorów w systemie
    • przez umieszczenie kolejnych chipów sprzętowych, co jest stosowane tylko w najdroższych systemach
    • przez umieszczenie w jednym czioie wielu procesorów tzw. rdzeni (obecnie można spotkać układy: jedno-, dwu-, trzy-, cztero-, sześcio-, ośmio- a nawet dwunastordzeniowe. Eksperymentuje się z czipami czterdziestośmio- a nawet sturdzeniowymi.
  • rozbudowane systemy pamięci
    • obecne pojemności pamięci operacyjnej superkomputerów rzędu terabajtów
    • wyposażenie pamięci operacyjnej w zdolność jednoczesnego odczytywania/zapisywania wielu komórek pamięci

Najszybsze systemy komputerowe nigdy nie mieściły się pod biurkiem lecz zawsze zajmowały duże powierzchnie w specjalnych pomieszczeniach - serwerowaniach, wyposażonych m.in. w podwójna podłogę z wierzchnu demontowaną i umożliwiająca rozmieszczenie okablowania, a także dostarczanie powietrza do chłodzenia. Obecnie stosuje się metalowe szafy telekomunikacyjne mniej więcej dwumetrowej wysokości z szufladami zawierającymi różne podzespoły systemu komputerowego. Tych szaf w największych systemach może być nawet dwieście. Zestawy takie pobierają moc elektryczną rzędu kilku megawatów, z czego większosć tej energii wydziela się w postaci ciepła. Największe obecnie systemy zawierają po ćwierć miliona rdzeni.

Prędkość superkomputerów mierzy się w liczbie zmiennoprzecisnkowych operacji na sekundę - flopsach. Pierwszy superkomputer liczył z prędkością 3 MFLOPS tj. trzech milionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Obecnie są to prędkości rzędu 2PFLOSP czyli 2 bilionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Jak widać postęp wynosi prawie milion razy i jest w zasadzie podobny jak w klasie komputerów "popularnych".

Dotąd w technice superkomputerowej dominowały firmy amerykańskie zarówno jako dostawcy systemów i ich odbiorcy. Lecz właśnie jak się wydaje firmy chińskie próbują zdobywać czołowe miejsca na lliście najszybszych superkompueterów stosując przy tym nowatorskie techniki wykorzystania procesorów kart graficznych.