מהו מחשב-על? עשרת מחשבי העל הגדולים בעולם

פרסומת

ההגדרה המילונית של מחשב-על היא "מחשב מרכזי חזק במיוחד."

"הכוח" של מחשב-על מוגדר על פי כמה פעולות שהמערכת יכולה לעבד בכל שנייה.

זו הגדרה רחבה עם עמוד מטרה שמשתנה בכל פעם שטכנולוגיית המחשבים מתקדמת. ה המחשבים האישיים המהירים ביותר כיום מעבדים פעולות במהירות שמחשבי העל ביצעו לפני כמה עשורים. זה כמה מהר הטכנולוגיה הזו משתנה.

אז מה זה מחשב-על, באמת?

בואו נסתכל לעומק כיצד מחשבי העל נראים היום כדי לגלות.

מחשב העל החזק ביותר בעולם

במשך שנים רבות, ארה"ב, סין ויפן נלחמו להיות המדינה שבבעלותה מחשב העל המהיר ביותר בעולם. "מהיר" מוגדר על ידי מספר ה- petaflops שמערכת המחשבים יכולה לבצע. א petaflop זה אלף טרפלופים, או ארבע מיליארד פעולות בנקודה צפה בשנייה מבחני מדד PC: מה הם והאם הם באמת ענייניים?יש המון אתרים טכניים באינטרנט העוסקים בסטנדרטים - שלל תרשימים ומספרים כמעט לכל פיסת חומרה בשוק. אבל למה הם מתכוונים? קרא עוד .

עד שנת 2013, שני מחשבי העל החזקים ביותר שקיימים היו:

• ה קריי טיטאן ב- Oak Ridge, המתגאה ביכולת עיבוד של 17.59 פטפלופים.
• ה IBM סקויה במעבדות ליברמור, דוחף 17.17 שוטפים.

עם זאת, באותה השנה סין השתלטה על הריצה עם

NUDT Tianhe-2 בגואנגג'ואו עם 33.36 פלפלים ענקיים. מערכת זו הייתה מלך, עד 2016 אז סאנווי טאי-לייט בוושי סין סוף סוף זכתה בפרס עם פטפלופים מרשימים של 93.01.

לפי Top500, המלך הבא של מחשבי העל צריך להיות פסגה. מדובר במחשב-על במעבדה הלאומית של אוק רידג ', שצפוי לצאת לחיות בקיץ 2018.

מסתכל יותר עמוק אל מחשב-על

כעת כשתכיר את מצב המירוץ של מחשב העל הנוכחי, בואו נסתכל מקרוב על התפעול הפנימי של פלאי הטכנולוגיה המרשימים האלה. הבה נבחן את סאנווי טאי האוליט.

ה- Taihulight הוא מחשב יעיל במיוחד עם ארכיטקטורת המעבדים הבאה:

• מעבדי SW26010 של 1.45 ג'יגה הרץ, כל אחד מהם עם ארבעה קבוצות ליבות מהו מעבד ומה הוא עושה?ראשי תיבות מחשוב מבלבלים. מה בכל זאת מעבד? והאם אני זקוק למעבד מרובע או כפול ליבות? מה דעתך על AMD, או אינטל? אנחנו כאן כדי לעזור להסביר את ההבדל! קרא עוד .
• כל קבוצת ליבה מכילה 65 ליבות בסך הכל 260 ליבות לכל צומת.
• כל ארון מערכות מכיל 1,024 צמתים.
• המערכת כולה מכילה 40 ארונות.

כדי לחבר את כל הארונות הללו, בוני מערכת מרשימה זו עיצבו בהתאמה אישית את רשת חיבורי ה- PCIe 3.0 שלהם, שהם כינו אותה "רשת Sunway".

הרשת מחברת בין המתגים, חומרת חלוקת המשאבים וכל צמתני העל באמצעות כבלים בגודל 7 אינץ 'המעבירים נתונים במהירות של 70 טרה-בתים לשנייה.

להלן הרשימה הנוכחית של 10 מחשבי העל המהירים בעולם, על פי 500 המובילים.

1. סאנווי טאי-לייט (סין): 10,649,600 ליבות, 93,014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (סין): 3,120,000 ליבות, 33,962 TFlops / s
3. פיז דנט (שוויץ): 361,760 ליבות, 19,590 TFlops / s
4. ג'וקו (יפן): 19,860,000 ליבות, 19,136 טלפונים / שניות
5. טיטאן (ארצות הברית): 560,640 ליבות, 17,590 TFlops / s
6. סקויה (ארצות הברית): 1,572,864 ליבות, 17,173 TFlops / s
7. השילוש (ארצות הברית): 979,968 ליבות, 14,137 TFlops / s
8. קורי (ארצות הברית): 622,336 ליבות, 14,015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (יפן): 556,104 ליבות, 13,555 TFlops / s
10. K מחשב - Sparc64 (יפן): 705,024 ליבות, 10,510 TFlops / s

זהו מגרש משחק נרחב הכולל מעבדות מתקדמות ומתקני ממשלה בכל רחבי העולם. המנהיגים לא רק מרוויחים כבוד של מומחי מחשבים ברחבי העולם, אלא גם המרוץ לצמרת טעון פוליטית. ועם עלויות מחשב-על שפועלות לאלפי דולרים לשעה, כנראה שהחברות הללו מרוויחות הרבה כסף.

לשם מה משתמשים במחשבי-על?

מדוע מישהו יזדקק למערכת מחשבים שיכולה לעבד רביעיות של פעולות בנקודה צפה בשנייה?

המציאות היא שבמגוון תעשיות שונות, ישנם צרכים הדורשים כוח חישובי מסיבי. להלן מספר שימושים במחשבי על בתעשייה, ממשלות ובצבא.

דוח שנכתב על ידי תאגיד הנתונים הבינלאומי בשנת 2014 עברו עשרות תרחישים בעולם האמיתי שבהם נעשה שימוש במחשבי על. ציירנו את הדוגמאות הבאות מאותו מחקר.

תעשיה

• ג'נרל אלקטריק, שחקן מרכזי בענף התעופה והחלל, שיתף פעולה עם מומחי מחשבים במעבדה הלאומית אוק רידג 'כדי לייצר הדמיות מנועי סילון מתקדמות. ההדמיות עזרו ל- GE לזהות תופעת מנוע שעזרה לחברה לשפר את יעילות הדלק הכוללת.
• מדענים ממעבדות לורנס ליברמור הלאומית השתמשו במחשבי העל שם כדי לפתח טכניקה חדשה עבור איסוף נתונים בשטח. זה איפשר לתעשיית הנפט והגז האמריקאית לזהות ביתר קלות את מאגרי הנפט במפרץ מקסיקו ולהקטין את התלות של אמריקה בנפט זר.
• מהנדסי בואינג השתמשו במחשבי-על ליצירה הדמיות מטוסים זה הוביל לעיצובים אווירודינמיים טובים יותר, כך שיוכלו לייצר מטוסים חסכוניים יותר בדלק ובטוחים יותר.

ממשלה

• המרכזים לבקרת מחלות ואוניברסיטת קורנל שיתפו פעולה כדי ליצור מודל מפורט ביותר של נגיף הפטיטיס C. החוקרים הצליחו להשתמש במחשב-על מאוניברסיטת קורנל לפתח טיפולים חדשים בסופו של דבר סייע לקהילה הרפואית 8 פריצות דרך טכניות רפואיות שתזדקקו להן יום אחדתאמינו או לא, מהירות ההתקדמות הטכנולוגית עדיין הולכת וגוברת - והרבה פריצות דרך מתרחשות בתחום הרפואי. בדוק את הדברים החדשים המדהימים האלה! קרא עוד בהפחתה או ריפוי של מחלות כבד בחולים.
• משרד ההגנה האמריקני השתמש במחשב-על כדי פיתוח דגמי מזג אוויר חדשים זה יעזור למטאורולוגים לחזות סופות הוריקן וסייקל פוטנציאליים. דגמי המחשבים המתקדמים יותר של סערות אלה סיפקו את היכולת לחזות את הסכנות עד חמישה ימים לפני ההשפעה.

צבאי

• צבא ארה"ב משתמש במחשבי על במעבדת המחקר של הצבא כדי לנהל הדמיות מתקדמות המסייעים לחוקרים לערוך "ניסויים חיים הרסניים והדגמות אב-טיפוס." אחרת היו אלה חסרי עלות להתנהלות עם ציוד אמיתי.
• אחד ממחשבי העל החריגים שבהם השתמש צבא ארה"ב נקרא "אשכול הקונדורים", שנוצר על ידי חיל האוויר האמריקני בשנת 2010. המהנדסים שם חיברו 1,760 קונסולות סוני פלייסטיישן 3 יחד כדי ליצור את ליבת מחשב העל. זה היה מסוגל 500 TFlops, ומשמש למשימות כמו זיהוי תבנית, עיבוד תמונות לוויין, ו ביצוע מחקר בינה מלאכותית.

כפי שאתה יכול לראות, ישנן דרישות רבות מכל ענף, סוכנויות ממשלתיות וצבא לגבי כוח מחשוב מתקדם.

האם מחשבים קוונטיים הם הבאים אחר כך?

כל התקדמות במהירות מחשב-על היא תוצאה ישירה של מספר גבוה יותר של טרנזיסטורים ארוזים במעבדי מיקרו בקנה מידה קטן יותר וקטן יותר. כאשר מעגלי המיקרו הללו ממשיכים להצטמצם לכיוון סולם אטומי, עתידנים רבים צופים כי השלב הבא במחשבי העל יהיה בתחום מחשבי הקוונטים.

מהו מחשב קוונטי?

מחשוב קוונטי הוא טכנולוגיה ממוחשבת ייחודית. במקום המעבד המסורתי המבוסס על טרנזיסטור, מדענים מקווים להפיק תועלת מהפעלת מצב החלקיקים התת אטומיים.

חלקיקים תת-אטומיים דבקים בחוקים מוזרים מאוד של פיזיקה - שרבים מהם גילו החוקרים רק לאחרונה מאוד. על ידי ניסוי בטכניקות שונות לשליטה במצבים התת אטומיים של חלקיקים אלה, מדענים מקווה להחליף את ה- 1 ו- 0s של טרנזיסטור קלאסי במצב 1 או 0 המקביל של הקוונטים האלה חלקיקים.

מילה נוספת לחלקיקים דו-מצבים אלה היא ביטים קוונטיים (או "qubits").

ההיבט המכופף של המחשוב הקוונטי הוא העובדה שהמצבים הרבים הזמינים של חלקיקים אלה עשויים לאפשר למחשבים אלה לאחסן יותר מסתם 1 או 0.

האם יש מחשבי-על קוונטיים?

הסיבה שלא שמעתם על מחשב קוונטים מעולה שמכין את רשימת Top500 היא עדיין משום שעדיין לא קיים מחשב סופר קוונטי יציב בפועל.

יבמ כן מציעה גישה מקוונת למערכת של 20 קוביט עבור החוקרים להשתמש. החוקרים משתמשים בדרך כלל במחשבים קוונטיים לחישובים וניתוחים ספציפיים שהם מתאימים להם, כמו הדמיות כימיות.

יוצרי מחשבים קוונטיים משתמשים במונחים שלפני זמן לא רב היו בעיקרם תיאורטיים. אולם כעת המדענים הבונים מערכות אלו מתארים אינטראקציות אמיתיות מאוד בין "qubits" כ"הסתבכות ". הם לתאר מצבים ספציפיים של קבצי ביטול כ"קוהרנטיות ". כך שכמעט בלתי אפשרי להשוות מערכות אלה למסורתיות מחשבים.

מערכות גדולות שאולי יש להן תקווה להתמודד עם מחשבי העל המסורתיים של ימינו, עדיין אינן יציבות מדי. לדוגמה, בנובמבר 2017, יבמ הודיעה כי בנתה מחשב קוונטי של 50 רבע. עם זאת, הוא יכול רק להחזיק את "המיקרוסטט" הקוונטי שלו במשך 90 מיקרו שניות.

מחשבים קוונטיים מבטיחים עתיד רב לעתיד, אך כרגע הם מציעים מעט תחרות עבור מחשבי-על מסורתיים מבוססי סיליקון.

מה אתה חושב שהעתיד צופן?

לאן אתה חושב שעתידה של טכנולוגיית מחשבי העל פונה? האם אתה חושב שמחשבי הקוונטים קרובים יותר לאופק ממה שאנשים מבינים? איזו מדינה לדעתך תעלה ברשימה בשנת 2018 ומעבר לה?