ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ petaflops อยู่ใกล้แค่เอื้อม ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพระดับเพตาฟลอปอยู่ใกล้แค่เอื้อม เหตุผลในการนำไปใช้อย่างแพร่หลาย

− 10 21 ยอตตาฟลอปส์ − 10 24 ซีราฟลอป − 10 27

ฟลอปส์(หรือ ล้มเหลวหรือ ล้มเหลว/วินาที)(ตัวย่อจากภาษาอังกฤษ. ชั้นจุดทานข้าว โอการดำเนินการ เอ่อ ที่สอง , ออกเสียงเหมือน ล้มเหลว) คือปริมาณที่ใช้ในการวัดประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ โดยแสดงจำนวนการดำเนินการจุดลอยตัวต่อวินาทีที่ระบบคอมพิวเตอร์กำหนดทำงาน

เนื่องจากคอมพิวเตอร์สมัยใหม่มีประสิทธิภาพในระดับสูง อนุพันธ์ของ FLOPS จึงพบได้ทั่วไปมากกว่า ซึ่งเกิดขึ้นจากการใช้คำนำหน้า SI มาตรฐาน

Flops เป็นการวัดประสิทธิภาพ

เช่นเดียวกับตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพอื่นๆ ส่วนใหญ่ ค่านี้จะถูกกำหนดโดยการรันโปรแกรมทดสอบบนคอมพิวเตอร์ที่กำลังทดสอบ ซึ่งจะแก้ปัญหาด้วยจำนวนการดำเนินการที่ทราบ และคำนวณเวลาที่ได้รับการแก้ไข การทดสอบประสิทธิภาพที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบันคือโปรแกรม LINPACK ซึ่งใช้ในการรวบรวมการจัดอันดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ TOP500 เหนือสิ่งอื่นใด

ข้อดีที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของตัวบ่งชี้ Flops คือ ในระดับหนึ่ง มันสามารถตีความได้ว่าเป็นค่าสัมบูรณ์และคำนวณตามทฤษฎี ในขณะที่การวัดยอดนิยมอื่น ๆ ส่วนใหญ่จะสัมพันธ์กันและอนุญาตให้ประเมินระบบภายใต้การทดสอบเท่านั้นเมื่อเปรียบเทียบกับ จำนวนอื่น ๆ คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถใช้ผลลัพธ์ของอัลกอริธึมต่างๆ ในการประเมิน รวมถึงประเมินประสิทธิภาพของระบบคอมพิวเตอร์ที่ยังไม่มีหรืออยู่ระหว่างการพัฒนา

ข้อจำกัดของการบังคับใช้

แม้จะมีความชัดเจนชัดเจน แต่ในความเป็นจริงแล้ว flops เป็นตัววัดประสิทธิภาพที่ค่อนข้างต่ำ เนื่องจากคำจำกัดความของมันมีความคลุมเครือ “การดำเนินการจุดลอยตัว” สามารถซ่อนแนวคิดที่แตกต่างกันได้มากมาย ไม่ต้องพูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าความลึกบิตของตัวถูกดำเนินการมีบทบาทสำคัญในการคำนวณเหล่านี้ ซึ่งไม่ได้ระบุไว้ที่ใดเลย นอกจากนี้ ค่าฟล็อปส์ยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพของโมดูลการประมวลผล เช่น แบนด์วิดท์ของช่องทางการสื่อสารกับสภาพแวดล้อมของโปรเซสเซอร์ ประสิทธิภาพของหน่วยความจำหลัก และการซิงโครไนซ์หน่วยความจำแคชที่ต่างกัน ระดับ

ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าผลลัพธ์ที่ได้รับบนคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวกันโดยใช้โปรแกรมที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ยิ่งไปกว่านั้นในการทดสอบใหม่แต่ละครั้ง ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันสามารถรับได้โดยใช้อัลกอริธึมเดียวกัน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขบางส่วนโดยข้อตกลงในการใช้โปรแกรมทดสอบแบบสม่ำเสมอ (LINPACK เดียวกัน) พร้อมผลลัพธ์โดยเฉลี่ย แต่เมื่อเวลาผ่านไปความสามารถของคอมพิวเตอร์จะ "เกิน" ขอบเขตของการทดสอบที่นำมาใช้และเริ่มให้ผลลัพธ์ที่ต่ำเกินจริงเนื่องจาก ไม่ได้ใช้ความสามารถล่าสุดของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ และสำหรับบางระบบ การทดสอบที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปไม่สามารถใช้ได้เลย ทิ้งคำถามเกี่ยวกับประสิทธิภาพเอาไว้

เหตุผลในการใช้อย่างแพร่หลาย

แม้จะมีข้อบกพร่องที่สำคัญจำนวนมาก แต่ตัวบ่งชี้ flops ยังคงถูกนำมาใช้ในการประเมินประสิทธิภาพได้สำเร็จ โดยพิจารณาจากผลลัพธ์ของการทดสอบ LINPACK สาเหตุของความนิยมนี้เนื่องมาจาก ประการแรก ความจริงที่ว่าการล้มเหลวดังที่กล่าวไว้ข้างต้นเป็นมูลค่าที่แน่นอน และประการที่สอง ปัญหามากมายในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ในที่สุดก็มาถึงการแก้ระบบสมการพีชคณิตเชิงเส้น และการทดสอบ LINPACK นั้นขึ้นอยู่กับการวัดความเร็วของการแก้ระบบดังกล่าวอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ (รวมถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์) ถูกสร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรมคลาสสิกโดยใช้โปรเซสเซอร์มาตรฐาน ซึ่งช่วยให้สามารถใช้การทดสอบที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปและมีความน่าเชื่อถือสูง ดังที่แสดงบนโปรเซสเซอร์ Intel Core 2 Quad Q9450 2.66GHz @3.5GHz และ Intel Core 2 Duo E8400 3000MHz (2008) LINPACK ไม่สามารถแก้นิพจน์พีชคณิตได้ เนื่องจากการดำเนินการใดๆ ไม่สามารถดำเนินการได้เร็วกว่า 1 รอบของโปรเซสเซอร์ ดังนั้นสำหรับโปรเซสเซอร์ Intel Core 2 Quad หนึ่งรอบต้องใช้หนึ่งหรือสองเฮิร์ตซ์ เนื่องจากงานจุดลอยตัว: การหาร/การคูณ การบวก/การลบต้องใช้มากกว่าหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกา จึงเป็นที่ชัดเจนว่าโปรเซสเซอร์เหล่านี้ไม่สามารถผลิต 48 Gigaflops และ 18.5 Gigaflops ตามลำดับ บ่อยครั้ง แทนที่จะดำเนินการหารจุดทศนิยม ข้อมูลจะถูกโหลดในโหมด DMA จาก RAM ไปยังสแต็กตัวประมวลผล นี่คือวิธีการทำงานของโปรแกรม LINPACK ในการทดสอบบางอย่าง แต่หากพูดอย่างเคร่งครัดแล้ว ผลลัพธ์ไม่ใช่ค่า flops

บันทึก:หมายเหตุเกี่ยวกับความเป็นไปไม่ได้ในการดำเนินการมากกว่าหนึ่งการดำเนินการต่อรอบสัญญาณนาฬิกานั้นไม่ถูกต้องอย่างแน่นอนเนื่องจากโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยทั้งหมดในแต่ละคอร์มีหน่วยการดำเนินการหลายหน่วยในแต่ละประเภท (รวมถึงการดำเนินการจุดลอยตัว) ที่ทำงานแบบขนานและสามารถดำเนินการได้มากกว่าหนึ่งรายการ คำสั่งต่อรอบสัญญาณนาฬิกา คุณลักษณะทางสถาปัตยกรรมนี้เรียกว่า superscalarity และปรากฏครั้งแรกในโปรเซสเซอร์ตัวแรก

รีวิวประสิทธิภาพของระบบจริง

เนื่องจากผลการทดสอบ LINPACK มีการกระจายสูง ค่าโดยประมาณจึงได้รับจากตัวบ่งชี้การหาค่าเฉลี่ยตามข้อมูลจากแหล่งต่างๆ ประสิทธิภาพของเกมคอนโซลและระบบแบบกระจาย (ที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะทางและไม่รองรับการทดสอบ LINPACK) นั้นมีไว้เพื่อวัตถุประสงค์ในการอ้างอิงตามตัวเลขที่ระบุโดยผู้พัฒนา ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งระบุพารามิเตอร์ของระบบเฉพาะสามารถรับได้บนเว็บไซต์

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

โปรเซสเซอร์

  • Intel Core 2 Duo E8400 3.0GHz () - 18.6 Gflops เมื่อใช้ LINPACK 10 เวอร์ชันมาตรฐาน
  • Intel Core 2 Duo E8400 3.0GHz @4.0GHz () - 25 Gflops (เกณฑ์มาตรฐาน LINPACK 10.0 64 บิต) บน Windows Vista x64 Ultimate SP1
  • Intel Core 2 Quad Q9450 2.66GHz @3.5GHz - 48 GFlops (เกณฑ์มาตรฐาน LINPACK 10.0 64 บิต) บน Windows 2003sp2 x64

พ็อกเก็ตคอมพิวเตอร์

ระบบแบบกระจาย

เครื่องเล่นเกมคอนโซล

มนุษย์และเครื่องคิดเลข

หมายเหตุ

ดูสิ่งนี้ด้วย

ลิงค์

  • ระดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ TOP500 TOP500 (ภาษาอังกฤษ)
  • เซิร์ฟเวอร์ฐานข้อมูลประสิทธิภาพ ฐานข้อมูลประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่
  • PC Benchmark Collection ของ Roy Longbottom โปรแกรมวัดประสิทธิภาพ PC ที่ได้รับการคัดสรร (รวมถึง LINPACK) และผลการทดสอบ (ภาษาอังกฤษ)
  • Linpack CPU Benchmark สำหรับ Pocket PC เวอร์ชัน LINPACK สำหรับ PDA (ภาษาอังกฤษ)

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "Petaflops" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

    สกรีนช็อตของไคลเอ็นต์ Folding@home สำหรับ PlayStation 3 ซึ่งแสดงโมเดล 3 มิติของโปรตีนที่กำลังจำลองการคำนวณแบบกระจาย ... Wikipedia

Flops เป็นหน่วยที่แสดงถึงประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ หนึ่งเพตาฟลอป (1 Pflops) หมายความว่าเครื่องจักรสามารถดำเนินการได้ 1 พันล้านล้าน (1 พันล้านล้าน) ต่อวินาที ปัจจุบัน มีเพียงสองเครื่องเท่านั้นที่มีความจุมากกว่า 1 Pflops ได้แก่ Jaguar ซึ่งประกอบโดย Cray และ Roadrunner ผลิตโดย IBM ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั้งสองเครื่องตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา โดยทั่วไปแล้ว จากสิบอันดับแรก มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพียงสองเครื่องเท่านั้นที่อยู่นอกสหรัฐอเมริกา: ในเยอรมนีและจีน

04.08.2009 12:20

ทุกวันนี้ อุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ถือเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อนในสาขาฟิสิกส์ ดาราศาสตร์ ชีววิทยา และการแพทย์ จำเป็นต้องใช้พลังการประมวลผลจำนวนมาก ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถช่วยในเรื่องนี้ได้ เพราะนั่นคือสิ่งที่พวกมันถูกสร้างขึ้นมาเพื่อสิ่งนี้

เมื่อเร็ว ๆ นี้ข้อมูลค่อนข้างบ่อยว่ามีการสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่งอยู่ที่ไหนสักแห่ง แต่ความมหัศจรรย์ของเทคโนโลยีนี้คืออะไร? ในความหมายสมัยใหม่ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลัง โดยมีประสิทธิภาพการดำเนินการจุดลอยตัวมากกว่าหนึ่งล้านล้านต่อวินาทีหรือเทราฟลอป Flops (จากการดำเนินการจุดลอยตัวต่อวินาทีในภาษาอังกฤษ) คือค่าสำหรับการวัดประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ ซึ่งแสดงจำนวนการดำเนินการจุดลอยตัวต่อวินาทีที่ระบบคอมพิวเตอร์เฉพาะดำเนินการ ตามกฎแล้วซูเปอร์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่นั้นเป็นมัลติโปรเซสเซอร์หรือคอมเพล็กซ์หลายเครื่อง (และในบางกรณีเป็นเวอร์ชันรวม) ซึ่งทำงานบนหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันและฟิลด์ทั่วไปของอุปกรณ์ภายนอก

ตามเนื้อผ้าการใช้งานหลักของซูเปอร์คอมพิวเตอร์คือการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ฟิสิกส์พลาสมาและกลศาสตร์สถิติ ฟิสิกส์สสารควบแน่น ฟิสิกส์โมเลกุลและอะตอม ทฤษฎีอนุภาคมูลฐาน พลศาสตร์ของก๊าซและทฤษฎีความปั่นป่วน ฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นเพียงบางส่วนของพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับพลังคอมพิวเตอร์มหาศาล

ทุกวันนี้ ระบบคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังเป็นพิเศษยังถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาทางเทคนิคอีกด้วย ประการแรกคืองานของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์ พลังงานนิวเคลียร์ การทำนายและการพัฒนาแหล่งสะสมแร่ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ รวมถึงการออกแบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ด้วย

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ยังถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารมาโดยตลอด นอกจากจะพัฒนาอาวุธได้หลากหลายแล้วยังจำลองการใช้งานอีกด้วย ตัวอย่างเช่นในสหรัฐอเมริกา จำเป็นต้องใช้พลังการประมวลผลของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของกระทรวงพลังงานเพื่อจำลองการใช้อาวุธนิวเคลียร์ ซึ่งจะทำให้สามารถละทิ้งการทดสอบนิวเคลียร์จริงได้โดยสิ้นเชิงในอนาคต

ปัจจุบันซูเปอร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จากการจัดอันดับ TOP-500 มีส่วนร่วมในการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ มีข้อมูลและเครื่องคำนวณอันทรงพลัง 72 เครื่องที่เกี่ยวข้องในพื้นที่นี้ อุตสาหกรรมการเงินให้บริการโดยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 46 เครื่อง เครื่องจักร 43 เครื่องทำงานเพื่อประโยชน์ของธรณีฟิสิกส์ 33 เครื่องทำงานด้านบริการข้อมูล 31 เครื่องจัดการโลจิสติกส์ 29 เครื่องมีส่วนร่วมในการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ 20 ซอฟต์แวร์ผลิต 18 เครื่องใช้ในการประมวลผลข้อมูล บริการและ 12 ระบบจัดการอินเทอร์เน็ต

การทำงานกับอาร์เรย์การคำนวณจำนวนมากทำให้ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์แตกต่างจากเซิร์ฟเวอร์และเมนเฟรม - ระบบคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพโดยรวมสูง ซึ่งออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาทั่วไป เช่น การดูแลรักษาฐานข้อมูลขนาดใหญ่หรือการทำงานพร้อมกันกับผู้ใช้จำนวนมาก

การเพิ่มขึ้นของประสิทธิผลของระบบคอมพิวเตอร์เกิดขึ้นอย่างแรกเลย เนื่องจากความเร็วที่เพิ่มขึ้นของฐานทางกายภาพและเทคโนโลยี (ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์หน่วยความจำ การสื่อสาร อินพุต-เอาท์พุต และการแสดงข้อมูล) และการพัฒนาของความเท่าเทียมใน กระบวนการประมวลผลข้อมูลในทุกระดับโครงสร้างระบบซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มจำนวนส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง (องค์ประกอบการประมวลผล ความจุหน่วยความจำ อุปกรณ์ภายนอก)

สถาปัตยกรรมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด (72% ในรายการ TOP-500) ในปัจจุบันเรียกว่าคลัสเตอร์ ในการสร้างสถาปัตยกรรมคลัสเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ จะใช้โหนดการประมวลผล ซึ่งบางครั้งก็เป็นคอมพิวเตอร์ธรรมดาที่สุด โหนดดังกล่าวมักจะมีโปรเซสเซอร์หลายตัว - ตั้งแต่ 2 ถึง 8 สำหรับสิ่งนี้มีการใช้ส่วนประกอบที่ค่อนข้างธรรมดาซึ่งมีอยู่ทั่วไปในตลาด - บอร์ดมาเธอร์บอร์ด (มัลติโปรเซสเซอร์ SMP), โปรเซสเซอร์ Intel, AMD หรือ IBM รวมถึงโมดูล RAM ธรรมดาและ ฮาร์ดไดรฟ์
ตลอดระยะเวลาอันสั้น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้พัฒนาจากระบบที่ใช้พลังงานต่ำตามมาตรฐานสมัยใหม่ ไปสู่เครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม

การกล่าวถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ครั้งแรกเกิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ผ่านมา เมื่อคำนี้ปรากฏบนหน้าหนังสือพิมพ์ New York World ในรูปแบบของวลี "super Computing" (แปลจากภาษาอังกฤษว่า Supercomputing) แนวคิดนี้เรียกว่า tabulators - คอมพิวเตอร์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ผลิตโดย IBM ตามสั่งและตามความต้องการของมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและทำการคำนวณที่ซับซ้อนที่สุดในช่วงเวลานั้น โดยธรรมชาติแล้ว ในเวลานั้นไม่มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในความหมายสมัยใหม่ บรรพบุรุษอันห่างไกลของคอมพิวเตอร์ยุคใหม่นี้เป็นเหมือนเครื่องคิดเลขมากกว่า

การใช้คำว่า "ซูเปอร์คอมพิวเตอร์" ที่เกี่ยวข้องกับระบบคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลังนั้นมาจาก George A. Michael และ Sidney Fernbach พนักงานของ Livermore National Laboratory (สหรัฐอเมริกา แคลิฟอร์เนีย) และ Control Data Corporation ในช่วงปลายทศวรรษที่ 60 พวกเขามีส่วนร่วมในการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังสำหรับความต้องการของกระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกาและอุตสาหกรรมพลังงาน ที่ห้องปฏิบัติการลิเวอร์มอร์ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนา ซึ่งรวมถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกระหว่างปี 2547 ถึง 2551 Blue Gene/L

อย่างไรก็ตาม คำว่า "ซูเปอร์คอมพิวเตอร์" ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องมาจาก Seymour Cray ผู้พัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ชาวอเมริกัน ซึ่งในปี 1957 ได้ก่อตั้งบริษัท Control Data Corporation ซึ่งเริ่มออกแบบและสร้างระบบคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นผู้ก่อตั้งซูเปอร์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ ในปี 1958 ภายใต้การนำของเขา คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังเครื่องแรกของโลกที่ใช้ทรานซิสเตอร์ CDC 1604 ได้รับการพัฒนา เป็นที่น่าสังเกตว่าบริษัทของ Seymour Cray กลายเป็นบริษัทแรกที่ผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์จำนวนมาก - ในปี 1965 เครื่อง CDC-6600 มีประสิทธิภาพ 3 ล้านการดำเนินงานต่อวินาทีเข้าสู่ตลาด คอมพิวเตอร์เครื่องนี้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับทิศทางทั้งหมด ซึ่ง Cray ก่อตั้งขึ้นในปี 1972 และเรียกว่า Cray Research บริษัทนี้ดำเนินธุรกิจเฉพาะในการพัฒนาและผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ในปี 1976 Cray Research เปิดตัวระบบคอมพิวเตอร์ CRAY-1 ด้วยความเร็วประมาณ 100 เมกะฟลอป และเก้าปีต่อมาในปี 1985 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ CRAY-2 เอาชนะความเร็วในการคำนวณ 2 กิกะฟล็อป

ในปี 1989 Seymour Cray ได้เปิดบริษัท Cray Computer Corporation โดยมุ่งเน้นที่แนวโน้มตลาดของซูเปอร์คอมพิวเตอร์อย่างชัดเจน ที่นี่เขาสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ CRAY-3 ซึ่งมีความเร็วถึงห้ากิกะฟลอปแล้ว มีข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์เครื่องนี้ ความจริงก็คือหลังจากการปรากฏตัวของ CRAY-3 นิพจน์ "Cray time" เข้าสู่ภาษาอังกฤษซึ่งหมายถึงต้นทุนการดำเนินงานหนึ่งชั่วโมงของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (ในเวลานั้นคือ 1,000 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง) มีอีกสำนวนหนึ่งที่แพร่หลายในแวดวงผู้เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ - “ซูเปอร์คอมพิวเตอร์คือคอมพิวเตอร์เครื่องใดก็ได้ที่ Seymour Cray สร้างขึ้น”

เป็นที่น่าสังเกตว่าในช่วงทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ 20 มีบริษัทคู่แข่งขนาดเล็กจำนวนมากที่สร้างคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงปรากฏขึ้น แต่ในช่วงกลางทศวรรษที่ 90 ไม่สามารถทนต่อการแข่งขันกับองค์กรขนาดใหญ่ได้ บริษัท ขนาดเล็กและขนาดกลางส่วนใหญ่จึงออกจากกิจกรรมประเภทนี้

ปัจจุบัน ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นระบบที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวที่สร้างขึ้นโดยผู้เล่น "ดั้งเดิม" ในตลาดคอมพิวเตอร์ เช่น IBM, Hewlett-Packard, Intel, NEC และอื่นๆ ยักษ์ใหญ่ด้านคอมพิวเตอร์เหล่านี้เป็นผู้กำหนดกฎเกณฑ์ของเกมในด้านระบบคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูง

ในปี 1997 บริษัท Intel ในอเมริกาได้เปิดตัวซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ASCI Red ซึ่งกลายเป็นระบบแรกของโลกที่มีความเร็วมากกว่าหนึ่งล้านล้านการทำงานต่อวินาที - 1.334 เทราฟลอป ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ Intel เป็นผู้นำต่อไปอีกสองปี แต่ในปี 2000 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ตัวแรกคือคอมพิวเตอร์ ASCI White ของ IBM ซึ่งติดตั้งที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore ซึ่งผลิตได้ 4 ล้านล้าน การคำนวณ 938 พันล้านครั้ง (4.938 เทราฟลอป) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ครองตำแหน่งผู้นำต่อไปอีกหนึ่งปี โดยได้รับความเร็ว 7.226 เทราฟลอปหลังการอัพเกรด แต่ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2545 บริษัท NEC ของญี่ปุ่นได้ประกาศเปิดตัวซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Earth Simulator ซึ่งสามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุด 35.86 เทราฟลอป

โลกของซูเปอร์คอมพิวเตอร์เผชิญกับการเปลี่ยนแปลงของผู้นำอีกครั้งในฤดูใบไม้ร่วงปี 2547 - เมื่อวันที่ 29 กันยายน ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ IBM Blue Gene/L เกิดขึ้นเป็นที่หนึ่งของโลก ระบบคอมพิวเตอร์อันทรงพลังนี้มีความเร็วถึง 36.01 เทราฟลอป อย่างไรก็ตาม บันทึกนี้อยู่ได้ไม่นาน - เมื่อวันที่ 26 ตุลาคม องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) ประกาศว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์โคลัมเบียเครื่องใหม่ซึ่งสร้างโดย Silicon Graphics และตั้งชื่อตามกระสวยอวกาศที่เสียชีวิตในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2546 ได้ดำเนินการชุดของ คำนวณด้วยความเร็ว 42.7 เทราฟลอป ไม่กี่วันต่อมา คอมพิวเตอร์เครื่องเดียวกันก็สามารถเพิ่มความเร็วเป็น 51.87 เทราฟลอปได้
เมื่อต้นเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2547 ตำแหน่งเจ้าของสถิติสัมบูรณ์ได้รับชัยชนะอีกครั้งโดย Blue Gene/L ซึ่งเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ IBM เปิดตัวสำหรับกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ปัจจุบันความเร็วการทำงานสูงสุดเกิน 70.72 เทราฟลอป คอมพิวเตอร์เครื่องนี้เป็นผู้นำจนถึงเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2551 เมื่อ IBM ได้สร้างผลงานชิ้นเอกของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ชิ้นต่อไปสำหรับห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์ในลอส อลามอส (สหรัฐอเมริกา นิวเม็กซิโก) ซึ่งเป็นระบบคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา นั่นคือ Roadrunner

โครงการ TOP-500 ก่อตั้งขึ้นโดยเฉพาะเพื่อคำนึงถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซึ่งภารกิจหลักคือการรวบรวมคะแนนและคำอธิบายของคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก โครงการนี้เปิดขึ้นในปี 1993 และเผยแพร่รายชื่อซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่อัปเดตปีละสองครั้ง (ในเดือนมิถุนายนและพฤศจิกายน)

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันตามการจัดอันดับ TOP-500 รุ่นล่าสุดคือระบบคอมพิวเตอร์ IBM Roadrunner คอมพิวเตอร์เครื่องนี้สร้างขึ้นโดยใช้การออกแบบไฮบริดของโปรเซสเซอร์ AMD Opteron แบบดูอัลคอร์ 6,500 ตัว และโปรเซสเซอร์ IBM Cell 8i เกือบ 13,000 ตัว ซึ่งอยู่ในชั้นวาง TriBlades พิเศษที่เชื่อมต่อผ่าน Infiniband ซึ่งเป็นบัสอนุกรมสวิตช์ความเร็วสูง ประสิทธิภาพสูงสุดคือ 1,105 petaflops

Roadrunner ทำงานบน Linux ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ IBM ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 1,100 ตารางเมตร และมีน้ำหนัก 226 ตัน และการใช้พลังงานอยู่ที่ 3.9 เมกะวัตต์ ราคาของ IBM Roadrunner อยู่ที่ 133 ล้านดอลลาร์

กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาจะใช้ RoadRunner เพื่อคำนวณอายุของวัสดุนิวเคลียร์ และวิเคราะห์ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของคลังแสงนิวเคลียร์ นอกจากนี้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์นี้จะใช้สำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ การเงิน การขนส่ง และการบินและอวกาศ
อันดับที่สองในการจัดอันดับตกเป็นของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Cray XT5 Jaguar ซึ่งติดตั้งที่ห้องปฏิบัติการของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาในโอ๊คริดจ์ รัฐเทนเนสซี ประสิทธิภาพอยู่ที่ 1.059 petaflops

Jaguar สามารถสร้างสถิติประสิทธิภาพใหม่ได้หลังจากเพิ่ม Cray XT5 จำนวน 200 เครื่องไปยัง Cray XT4 จำนวน 84 เครื่อง อย่างหลังนั้นใช้โปรเซสเซอร์ AMD Opteron แบบ quad-core Cray XT5 แต่ละยูนิตมีโปรเซสเซอร์สูงสุด 192 ตัว จำนวนโปรเซสเซอร์ Jaguar ทั้งหมดคือ 45,000

ในบรรดาคุณสมบัติทางเทคนิคอื่น ๆ ของซูเปอร์คอมพิวเตอร์นั้น ทราบปริมาณ RAM และความจุของดิสก์ไดรฟ์ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 362 เทราไบต์ และ 10 เพตาไบต์ ตามลำดับ

แตกต่างจาก IBM Roadrunner ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จากัวร์จะต้องแก้ไขปัญหาสันติ ตัวอย่างเช่น จะใช้เพื่อสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและในด้านต่างๆ เช่น พลังงานหมุนเวียนและวัสดุศาสตร์ นอกจากนี้ กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกากล่าวว่า Jaguar จะอนุญาตให้เราศึกษากระบวนการที่ไม่เคยได้ยินมาก่อน น่าเสียดายที่ไม่มีการรายงานกระบวนการเหล่านี้

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังอันดับสามของโลกและเร็วที่สุดในยุโรปคือซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่น IBM Blue Gene/P ซึ่งติดตั้งที่ศูนย์วิจัยยือลิคในประเทศเยอรมนี คอมเพล็กซ์การประมวลผล JUGENE ซึ่งเปิดตัวในช่วงฤดูร้อนนี้ มีชั้นวาง 72 ตู้ ซึ่งมีโปรเซสเซอร์ PowerPC 450 คอร์ 850 MHz จำนวน 294,912 ตัว และกำลังไฟ 825.5 เทราฟลอป ความจุหน่วยความจำของซูเปอร์คอมพิวเตอร์เยอรมันคือ 144 TB นอกจากนี้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องนี้เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ประหยัดที่สุดในบรรดาโซลูชันที่คล้ายคลึงกัน - ใช้พลังงานประมาณ 2.2 เมกะวัตต์

เหนือสิ่งอื่นใดทรัพยากรการคำนวณของซูเปอร์คอมพิวเตอร์นี้ถูกนำมาใช้ในการคำนวณโครงการที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยแสนสาหัสการพัฒนาวัสดุใหม่การค้นหายารุ่นต่อไปตลอดจนการสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศพฤติกรรมของอนุภาคมูลฐานที่ซับซ้อน ปฏิกิริยาเคมี ฯลฯ การกระจายพลังการประมวลผลระหว่างโครงการดำเนินการโดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญอิสระ

อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลในเดือนพฤศจิกายน 2551 รัสเซียอยู่ในอันดับที่ 11-14 ในแง่ของจำนวนระบบที่ติดตั้ง พร้อมด้วยออสเตรีย นิวซีแลนด์ และสเปน สหรัฐอเมริกาเป็นผู้นำในตัวบ่งชี้นี้ โดยมีซูเปอร์คอมพิวเตอร์ประมาณ 300 เครื่องจากการจัดอันดับ อย่างไรก็ตามในแง่ของพลังงาน MVS-100K ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของรัสเซียที่มีประสิทธิผลมากที่สุดซึ่งทำงานที่ Interdepartmental Supercomputer Center ของ Russian Academy of Sciences นั้นอยู่ในอันดับที่ 54 เท่านั้น แม้จะมีข้อเท็จจริงนี้ MVS-100K ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด 95.04 เทราฟลอป ปัจจุบันเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดที่ติดตั้งในประเทศ CIS ประกอบด้วยโมดูลคอมพิวเตอร์ 990 โมดูล ซึ่งแต่ละโมดูลติดตั้งโปรเซสเซอร์ Intel Xeon แบบ Quad-Core สองตัวที่ทำงานที่ความเร็ว 3 GHz ในอนาคตอันใกล้นี้ มีการวางแผนที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ MVS-100K เป็น 150 TFlops ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคที่ซับซ้อนมากมาย

อนาคตของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคตมีอะไรบ้าง? ตามที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่ามีสีดอกกุหลาบมากที่สุด แต่เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากจำนวนคอร์ของโปรเซสเซอร์เพิ่มขึ้นและความถี่ของโปรเซสเซอร์โดยเฉลี่ย นอกจากนี้ เพื่อแก้ไขปัญหาที่ใช้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไม่เพียงแต่จะใช้โปรเซสเซอร์สากลเท่านั้น แต่ยังใช้โปรเซสเซอร์เฉพาะทางด้วย (เช่น โปรเซสเซอร์กราฟิกที่พัฒนาโดย Nvidia และ ATI) ที่ออกแบบมาสำหรับงานเฉพาะ นอกจากนี้ ผู้ผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะมองหาโซลูชันทางสถาปัตยกรรมใหม่ๆ ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งไม่เพียงเพิ่มพลังให้กับคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังให้ความได้เปรียบในการแข่งขันในตลาดเชิงพาณิชย์อีกด้วย นอกจากนี้ ในอนาคต ประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการพัฒนาซอฟต์แวร์ ความสามารถทางปัญญาของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และคุณสมบัติทางวิชาชีพของโปรแกรมเมอร์และผู้เชี่ยวชาญด้านไอทีอื่นๆ ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

เป็นที่น่าสังเกตว่าในอนาคต ระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะค่อยๆ เพิ่มสถานะในตลาดคอมพิวเตอร์ทั่วโลก จากข้อมูลของ IDC ตลาดซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วโลกมีการเติบโตที่ 9.2% ต่อปี รายได้จากผู้ผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในไตรมาสที่สองของปี 2551 มีมูลค่า 2.5 พันล้านดอลลาร์ ซึ่งมากกว่าช่วงเดียวกันของปีที่แล้ว 4% และมากกว่าไตรมาสแรกของปี 2551 10%

ตามที่นักวิเคราะห์ของ IDC ระบุไว้ HP ครองอันดับหนึ่งในแง่ของรายได้โดยมีส่วนแบ่งตลาด 37% ตามมาด้วย IBM (27%) และ Dell (16%) อยู่ในสามอันดับแรก จากข้อมูลของนักวิเคราะห์ของ IDC ตลาดซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะมีมูลค่าถึง 15.6 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2555

ในบรรดาระบบที่นำเสนอใน TOP-500 นั้น 209 (41.8%) ผลิตโดยผู้เชี่ยวชาญของ HP IBM อยู่ในอันดับที่สองด้วยคอมพิวเตอร์ 186 เครื่อง และ Cray อยู่ในอันดับที่สามด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 22 เครื่อง

สำหรับรัสเซีย Mikhail Kozhevnikov ผู้อำนวยการฝ่ายการค้าของบริษัท T-Platforms กล่าวว่าการเติบโตในตลาดซูเปอร์คอมพิวเตอร์ต่อปีอยู่ที่ประมาณ 40% ดังนั้น ตามข้อมูลของ T-Platforms ปริมาณของตลาดซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในรัสเซียในปี 2550 อยู่ที่ประมาณ 60 ล้านดอลลาร์ และในปี 2551 ตลาดเติบโตขึ้นเป็นประมาณ 80 ล้านดอลลาร์ จากข้อมูลของ Mikhail Kozhevnikov แม้ในช่วงวิกฤต ตลาดคาดว่าจะเติบโตประมาณ 60% ในปี 2552 และภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย คาดว่าจะสูงถึง 100%

อย่างที่คุณเห็น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์กำลังได้รับแรงผลักดัน "เชิงพาณิชย์" เท่านั้น เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการ แต่จริงๆ แล้ว คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่กำลังขายได้เหมือนกับ "ฮอทเค้ก" ในตลาดคอมพิวเตอร์ เราควรคาดหวังซูเปอร์คอมพิวเตอร์เวอร์ชันเล็กที่มีคุณสมบัติสูงแบบเดียวกับที่ระบบคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่มีอยู่ในปัจจุบันหรือไม่ คำถามยากๆ นี้คงมีแต่ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์เท่านั้นที่ตอบได้ เพราะนี่คืองานของพวกเขา

สิ้นสุดการทำงาน -

หัวข้อนี้เป็นของส่วน:

รายการใหม่ของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดได้รับการตั้งชื่อแล้ว

การสร้างคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังเป็นพิเศษได้รับการเสนอชื่อให้เป็นหนึ่งในลำดับความสำคัญทางเทคโนโลยี

หากคุณต้องการเนื้อหาเพิ่มเติมในหัวข้อนี้ หรือคุณไม่พบสิ่งที่คุณกำลังมองหา เราขอแนะนำให้ใช้การค้นหาในฐานข้อมูลผลงานของเรา:

เราจะทำอย่างไรกับเนื้อหาที่ได้รับ:

หากเนื้อหานี้มีประโยชน์สำหรับคุณ คุณสามารถบันทึกลงในเพจของคุณบนโซเชียลเน็ตเวิร์ก:

ผลการศึกษาพบว่า โดยเฉลี่ยแล้ว พลังการประมวลผลของเดสก์ท็อปพีซีจะช้ากว่าประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถึง 13 ปี กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในแง่ของประสิทธิภาพ พีซีระดับมืออาชีพในปัจจุบันเกือบจะเหมือนกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์เมื่อ 13 ปีที่แล้ว นั่นคือเหตุผลที่การวิจัยตลาดคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงเป็นวิธีที่ดีในการประเมินทิศทางการพัฒนาระบบคอมพิวเตอร์มวลสูงในอนาคต ไม่นานมานี้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้ก้าวข้ามระดับประสิทธิภาพที่หนึ่งเทราฟลอป (หนึ่งล้านล้านการดำเนินการจุดลอยตัวต่อวินาที) และพวกเขาก็อยู่ไม่ไกลจากการบรรลุประสิทธิภาพระดับเพตาฟล็อปส์ (หนึ่งพันล้านฟลอป หรือการดำเนินการจุดลอยตัว 1,015 จุดต่อวินาที) ในขณะที่การประมวลผลแบบ tera จะยังคงอยู่กับผู้ใช้พีซีโดยเฉลี่ย...

ศาสตราจารย์และนักเขียนชาวอเมริกัน Steve Chen พยายามจินตนาการว่าผลิตภาพระดับใดที่จะเพียงพอที่จะแก้ไขปัญหาต่างๆ ในอนาคต ในความเห็นของเขา สำหรับปัญหาทางอากาศพลศาสตร์ สมรรถนะของเพตาฟล็อปหลายตัวก็เพียงพอแล้ว สำหรับปัญหาพลศาสตร์ระดับโมเลกุลจะต้องใช้ 20 เพตาฟล็อป สำหรับจักรวาลวิทยาเชิงคำนวณ - ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของ 10 เอ็กซาฟลอป (หนึ่งเอ็กซาฟล็อปเท่ากับหนึ่งควินล้านล้านหรือ 1,018 ฟล็อป) และ สำหรับปัญหาเคมีเชิงคำนวณ จะต้องมีโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลังกว่านี้อีก คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพหกล้านล้านหรือ 1,021 จุดลอยตัวต่อวินาทีจะพร้อมใช้งานภายในปี 2572 ตามที่ Steve Pawlowski วิศวกรวิจัยอาวุโสและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของ Intel และผู้จัดการทั่วไปฝ่ายสถาปัตยกรรมและการวางแผนสำหรับ Digital Enterprise Group ของ Intel

Steve Pawlowski เชื่อว่าความท้าทายและความก้าวหน้าของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะเป็นความท้าทายและความก้าวหน้าของเดสก์ท็อปพีซีในอนาคต ตลาดคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงกำลังเติบโต - ปริมาณของมันสูงถึง 1 หมื่นล้านดอลลาร์ และในบางภาคส่วน ยอดขายต่อปีมีการเติบโตเกิน 30%; จำนวนคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงระดับมืออาชีพที่ใช้โปรเซสเซอร์ Intel ที่จำหน่ายทั่วโลกก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

เมื่อ 60 ปีที่แล้ว คอมพิวเตอร์แบบหลอด ENIAC ซึ่งถือเป็นจุดสุดยอดทางเทคโนโลยีของการประมวลผลประสิทธิภาพสูง มีเซลล์ RAM เพียง 20 เซลล์ ในช่วงกลางทศวรรษที่ 60 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ CDC 6600 ปรากฏขึ้นซึ่งมีประสิทธิภาพถึง 9 เมกะฟลอป เฉพาะในปี 1997 เท่านั้นที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ASCII Red ซึ่งมีโปรเซสเซอร์ Intel Pentium Pro 9298 ถึงระดับประสิทธิภาพเท่ากับเทราฟลอป ปัจจุบัน ระบบที่ขับเคลื่อนโดยโปรเซสเซอร์ Intel Xeon 5300 series แบบ Quad-core 464 คอร์ มอบประสิทธิภาพสูงสุดถึง 6 เท่าในพื้นที่ขนาดเล็กกว่ามาก

เมื่อใดที่ประสิทธิภาพของ petaflops (นั่นคือหลายพันเทราฟลอป) จะบรรลุผลสำเร็จ หรือดังที่ Steve Pawlowski เปรียบเปรยไว้ว่า “กำแพงเสียง” ของประสิทธิภาพของ peta จะถูกทำลายหรือไม่ และเมื่อใดที่ Peta Computing จะกลายเป็นพื้นฐานสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ทั่วไป?

เป็นที่คาดกันว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ peta เครื่องแรกจะปรากฏขึ้นในช่วงปี 2551-2552 เพื่อกำหนดกรอบเวลานี้ เพียงใช้พารามิเตอร์ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกที่เผยแพร่บนเว็บไซต์ www.top500.org และคาดการณ์ตาม แนวโน้มการเติบโตที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม ในการสร้างคอมพิวเตอร์สัตว์เลี้ยงสำหรับตลาดมวลชน จะต้องแก้ไขปัญหาร้ายแรงหลายประการ ด้วยเหตุนี้ Intel Corporation จึงร่วมกับพันธมิตรกำลังดำเนินการวิจัยในด้านต่อไปนี้:

  • ผลงาน;
  • แบนด์วิธหน่วยความจำ
  • การเชื่อมต่อโครงข่าย;
  • การจัดการพลังงาน
  • ความน่าเชื่อถือ

ตามที่ Steve Pawlowski กล่าวไว้ เพื่อให้บรรลุระดับการประมวลผล Peta โดยใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของชิปเซมิคอนดักเตอร์ จำเป็นต้องสร้างโปรเซสเซอร์ที่มีคอร์ประมวลผล 100,000 คอร์ สำหรับการใช้งานจริงของระบบดังกล่าวจำเป็นต้องเพิ่มความหนาแน่นของคอร์บนชิปอย่างมีนัยสำคัญ ปัจจุบัน มีการถกเถียงกันอย่างดุเดือดเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ในอนาคต แบบไหนดีกว่ากัน: คอร์ขนาดเล็กจำนวนมากที่ได้รับการปรับแต่งเพื่อเร่งความเร็วการประมวลผลแบบขนาน หรือคอร์ขนาดใหญ่สองสามคอร์ที่ออกแบบมาเพื่อเร่งความเร็วการประมวลผลตามลำดับ นักวิจัยเข้าใจดีว่าพวกเขากำลังมุ่งสู่เส้นทางแรกของการพัฒนาซึ่งต้องใช้แรงงานเข้มข้นในการถ่ายโอนอุตสาหกรรมซอฟต์แวร์ไปสู่การเขียนโปรแกรมแบบขนาน...

การวิจัยอีกด้านของ Intel คือการจัดระเบียบการเชื่อมต่อระหว่างแกนประมวลผล การเชื่อมต่อบัสที่ใช้ร่วมกันใช้พื้นที่น้อยกว่า มีปริมาณงานสูง และปรับขนาดได้ดี แต่ไม่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน ตัวเลือกที่สองคือการเชื่อมต่อวงแหวนของคอร์สำหรับการส่งสัญญาณซึ่งมีข้อเสียคือความสามารถในการปรับขนาดในระดับต่ำเมื่อจำนวนคอร์เพิ่มขึ้น ตัวเลือกที่สามคือสถาปัตยกรรมเมทริกซ์ เมื่อแต่ละคอร์สื่อสารกันผ่านสายโซ่ของคอร์ที่อยู่ใกล้เคียง

เป็นที่น่าจดจำว่าในฤดูใบไม้ร่วงที่ Intel Developer Forum (IDF) ในซานฟรานซิสโก ได้มีการนำเสนอโปรเซสเซอร์ต้นแบบที่มี 80 คอร์ ซึ่งอาจให้ประสิทธิภาพระดับเทราฟลอปสำหรับคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อป Justin Rattner ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของ Intel กล่าวว่าวันที่วางจำหน่ายโดยประมาณสำหรับโปรเซสเซอร์ดังกล่าวในตลาดคือปี 2010 หรือเร็วกว่านั้นด้วยซ้ำ โปรเซสเซอร์ต้นแบบนั้นใช้สถาปัตยกรรม x86 และการพัฒนาของ Intel เช่น ระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงบนชิป (HPC-on-chip) โครงสร้างใหม่สำหรับการเชื่อมต่อองค์ประกอบหน่วยความจำ เทคโนโลยีประหยัดพลังงานใหม่ เป็นต้น

ในปี พ.ศ. 2549 Intel ได้ประกาศโครงการวิจัยระดับโลกที่เรียกว่า Tera-Scale Computing ซึ่งรวบรวมโครงการวิจัยที่แตกต่างกันมากกว่า 80 โครงการทั่วโลก โดยกระจายอยู่ใน 3 ด้านหลัก ได้แก่ การปรับปรุงเทคโนโลยีการออกแบบและการผลิตซิลิคอน การเพิ่มประสิทธิภาพแพลตฟอร์ม และแนวทางใหม่ในการเขียนโปรแกรม ในสุนทรพจน์ของเขาที่ IDF จัสติน แรตต์เนอร์ตั้งข้อสังเกตว่าขั้นตอนที่จำเป็นเพื่อไปสู่ยุค Tera จะต้องดำเนินการในทศวรรษหน้า ตัวอย่างเช่น การวิจัยสมัยใหม่มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของหน่วยความจำแคช ทำให้สามารถกำหนดค่าได้ขึ้นอยู่กับงานที่ได้รับการแก้ไข และพัฒนาความขนานสำหรับการเข้าถึงหลายคอร์ไปยังหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกัน นอกจากนี้ Intel ยังวางแผนที่จะรวมตัวรับส่งสัญญาณไร้สายแบบ Plug-and-Play แบบดิจิทัลที่หลากหลายเข้ากับชิปของตน พร้อมด้วยแอปพลิเคชันที่อิงหลักการโฟโตนิกแบบซิลิคอนแบบบูรณาการบนขอบฟ้า

“อัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงระหว่างแกนประมวลผลและหน่วยความจำเป็นปัญหาสำคัญ” Pawlowski เน้นย้ำ - หน่วยความจำจะต้องมีแบนด์วิธที่สูงมาก ในเวลาเดียวกัน ถ้าเราเพิ่มความถี่สัญญาณนาฬิกาของช่องหน่วยความจำ ในไม่ช้าเราจะพบกับข้อจำกัดทางกายภาพที่กำหนดโดยตัวนำทองแดง” วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้คือการเพิ่มจำนวนช่องหน่วยความจำ แต่จะเพิ่มขนาดของโปรเซสเซอร์และราคา “เราจะต้องมองหาเทคโนโลยีการส่งข้อมูลที่แปลกใหม่กว่านี้” Pawlowski กล่าว “ตามการคำนวณของเรา โปรเซสเซอร์ peta จะต้องมีหน่วยความจำที่มีแบนด์วิธประมาณ 500 GB/s”

สิ่งที่สำคัญที่สุดถัดไปของคอมพิวเตอร์สัตว์เลี้ยงคือความเร็วของระบบอินพุต/เอาท์พุต ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ของ Intel กำลังทำงานเพื่อให้ได้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงถึงหลายร้อยกิกะไบต์ต่อวินาที (GB/s)

อย่างไรก็ตาม ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการสร้างอุปกรณ์ peta ก็คือแหล่งจ่ายไฟและความน่าเชื่อถือ การใช้พลังงานของศูนย์ประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ที่ทันสมัย ​​(DPC) เฉลี่ย 9-10 MW พลังงานที่ใช้โดยคอมพิวเตอร์ที่มี 100,000 คอร์สามารถประมาณ 20 MW จะต้องเพิ่มพลังงานที่จำเป็นในการระบายความร้อนให้กับคอมพิวเตอร์ peta ด้วยค่าไฟฟ้าในปัจจุบัน ค่าใช้จ่ายในการจ่ายไฟให้กับระบบ peta เพียงอย่างเดียวจะเกิน 14.6 ล้านดอลลาร์ต่อปี นั่นคือเหตุผลว่าทำไมปัญหาการใช้ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งกำหนดการใช้เทคโนโลยีประหยัดพลังงานในทุกระดับ ตั้งแต่ทรานซิสเตอร์ไปจนถึงศูนย์ข้อมูล:

  • ที่ระดับทรานซิสเตอร์ - เทคโนโลยีซิลิคอนเครียดเทคโนโลยีเพื่อลดกระแสรั่วไหล ฯลฯ
  • ที่ระดับโปรเซสเซอร์ - การกระจายโหลดตามมัลติเธรด
  • ในระดับระบบ - การจัดการพลังงานที่มีความแม่นยำสูงขึ้นอยู่กับโหลดของระบบ
  • ในระดับศูนย์ข้อมูล - การใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวและอากาศขั้นสูง รวมถึงการบูรณาการโซลูชันการกระจายความร้อนในแนวตั้ง

นอกจากนี้ นักวิจัยยังคาดการณ์ถึงการเกิดขึ้นของปัญหาที่ไม่คาดคิดโดยสิ้นเชิงที่เกี่ยวข้องกับ... รังสีคอสมิก ท้ายที่สุดแล้ว โปรเซสเซอร์ peta ที่มีองค์ประกอบการคำนวณแบบบูรณาการสูงจะใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีขนาดเล็กมากจนอาจไวต่ออิทธิพลของอนุภาคพลังที่ประกอบเป็นรังสีคอสมิก และอาจทำให้ข้อมูลล้มเหลวแบบสุ่มหากชนกับทรานซิสเตอร์ เมื่อความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์บนชิปเพิ่มขึ้น จำนวนความล้มเหลวแบบสุ่มดังกล่าวก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว “หากจำนวนคอร์บนชิปสูงถึง 100,000 ความล้มเหลวดังกล่าวจะไม่สามารถควบคุมได้” Pawlowski กล่าว “พวกเขาจะมีผลกระทบต่อการทำงานของระบบเพิ่มมากขึ้น และพวกเขาจะต้องได้รับการจัดการ” เราได้เริ่มการวิจัยในทิศทางนี้แล้ว” เทคโนโลยีความน่าเชื่อถือที่มีแนวโน้ม ได้แก่ การใช้รหัสพาริตี้และการแก้ไขข้อผิดพลาด ตลอดจนการใช้คอร์สำรองเพื่อตรวจสอบผลการคำนวณของคอร์หลักของระบบ

โซนี่ คอมพิวเตอร์ เอ็นเตอร์เทนเมนท์ อิงค์ มีความภูมิใจที่จะประกาศว่าการมีส่วนร่วมของระบบความบันเทิง PLAYSTATION 3 ช่วยให้โครงการ Folding@home ของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดมีความจุสะสมมากกว่า 1 petaflop

เพตาฟล็อปคือความสามารถของคอมพิวเตอร์หรือเครือข่ายในการคำนวณจุดลอยตัวต่อวินาที (FLOPS) 1,000 ล้านล้าน (หนึ่งตามด้วยศูนย์ 24 ตัว) กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากทุกคนบนโลกคำนวณทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ (เช่น คำนวณเปอร์เซ็นต์ของจำนวนหนึ่ง) มนุษย์โลกแต่ละคนจะต้องคำนวณทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย 75,000 ครั้งต่อวินาที เพื่อให้พลังการคำนวณทั้งหมดของมนุษยชาติสามารถ ไปถึงระดับ petaflop

พลังการประมวลผลที่เพิ่มขึ้นสำหรับโปรเจ็กต์ Folding@home นี้จะช่วยเร่งการวิจัยที่ก่อนหน้านี้ใช้เวลาหลายทศวรรษได้เร็วขึ้น และทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้ด้วย Cell Broadband Engine (Cell/B.E.) ที่ใช้ใน PLAYSTATION 3 ซึ่งมีพลังการประมวลผลมากกว่า 180 GFLOPS (การดำเนินการจุดลอยตัวนับพันล้านต่อวินาที) เซลล์/พ.ศ. เร็วกว่าโปรเซสเซอร์พีซีทั่วไปประมาณ 10 เท่า ดังนั้น PLAYSTATION 3 จึงสามารถเรียกได้ว่าเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในบ้านโดยไม่ต้องพูดเกินจริง การมีส่วนร่วมของ PLAYSTATION 3 ในโครงการนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุสาเหตุของโรคต่างๆ เช่น โรคพาร์กินสัน โรคอัลไซเมอร์ และมะเร็งได้

Vijay Pande รองศาสตราจารย์ด้านเคมีที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและหัวหน้าโครงการ Folding@home กล่าวไว้ว่า การรวม PLAYSTATION 3 ไว้ในโครงการ Folding@home ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีพลังมากกว่าที่พวกเขาจะจินตนาการได้

ในทางกลับกัน Jack Tretton ประธานและซีอีโอของแผนก SCEI ในอเมริกากล่าวว่าแม้ในขั้นตอนการพัฒนา วิศวกรของบริษัทก็รู้ดีว่าพลังของ PLAYSTATION 3 จะไม่เพียงแต่ใช้เพื่อความบันเทิงเท่านั้น แต่ยังเพื่อประโยชน์ของทุกคนด้วย มนุษยชาติ. สำหรับทีม SCEI ทั้งหมด การใช้ผลงานของเธอในโครงการอย่าง Folding@home ถือเป็นความภาคภูมิใจ

การวิจัยโปรตีนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก สำหรับคอมพิวเตอร์ทั่วไป การแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดอาจใช้เวลาถึง 30 ปี Folding@home กระจายการประมวลผลไปยังคอมพิวเตอร์หลายพันเครื่องที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายเดียว จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ Folding@home ใช้เฉพาะคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเท่านั้น มีพีซีประมาณ 200,000 เครื่องเข้าร่วมในโครงการ ซึ่งมีกำลังรวมประมาณหนึ่งในสี่ของ petaflop ต้องขอบคุณการอัปเดตซอฟต์แวร์ภายในเมื่อวันที่ 15 มีนาคม 2550 ทำให้ PLAYSTATION 3 "เรียนรู้" ในการทำงานกับโปรเจ็กต์นี้ ตั้งแต่นั้นมา ผู้ใช้ PLAYSTATION 3 มากกว่า 600,000 รายได้ลงทะเบียนกับ Folding@home ซึ่งเกินกว่าระดับ 1 petaflop

หากต้องการเข้าร่วม Folding@home สิ่งที่คุณต้องทำคือเชื่อมต่อ PLAYSTATION 3 ของคุณกับอินเทอร์เน็ต ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ระบบภายในเวอร์ชันล่าสุด และคลิกไอคอน Folding@home ในส่วนเครือข่ายของเมนูหลัก XMB (XrossMediaBar) . ในการตั้งค่า คุณสามารถตั้งค่าตัวเลือกให้เปิดแอปพลิเคชัน Folding@home โดยอัตโนมัติในขณะที่ PLAYSTATION 3 อยู่ในโหมดสแตนด์บาย หากต้องการเปิดแอปพลิเคชันโดยอัตโนมัติ คุณต้องเปิด PLAYSTATION 3 และเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต

เป็นที่น่าสังเกตว่า Folding@home เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น SCEI วางแผนที่จะเพิ่มการสนับสนุน PLAYSTATION 3 สำหรับโครงการคอมพิวเตอร์แบบกระจายอื่นๆ อีกมากมายในสาขาวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย ตั้งแต่การแพทย์ไปจนถึงการวิจัยทางสังคมและสิ่งแวดล้อม ในเวลาเดียวกัน เจ้าของ PLAYSTATION 3 จะสามารถตัดสินใจได้ด้วยตนเองว่าจุดประสงค์ใดในการควบคุมพลังของระบบความบันเทิงของตน

เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดด ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าในขณะที่บทความนี้เผยแพร่ โลกจะได้เห็น "สัตว์ประหลาดแห่งคอมพิวเตอร์" ตัวใหม่ เราอยากจะแนะนำให้คุณรู้จักกับผู้นำสิบอันดับแรกในเดือนพฤศจิกายน 2555

1. ไททัน (สหรัฐอเมริกา) - 17.59 เพตาฟลอป

สถานที่แรกถูกยึดครองโดย Titan ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สัญชาติอเมริกันซึ่งสร้างขึ้นโดยการมีส่วนร่วมของ Cray และ Nvidia ตั้งอยู่ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ในรัฐเทนเนสซี ซึ่งเป็นของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา Titan สามารถดำเนินการจุดลอยตัวได้ 17.59 พันล้านล้านรายการต่อวินาที ซึ่งเทียบเท่ากับประสิทธิภาพ 17.59 เพตาฟลอป

ไททันประกอบด้วยโหนด 18688 มันถูกสร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรมประเภทไฮบริด: โหนดซูเปอร์คอมพิวเตอร์แต่ละโหนดประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ AMD Opteron 16 คอร์และตัวเร่งกราฟิก Nvidia Tesla K20X การใช้ GPU สามารถลดการใช้พลังงานของระบบได้

ไททันถูกใช้เพื่อออกแบบเครื่องยนต์ของยานพาหนะที่ประหยัดพลังงาน จำลองผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และศึกษาเชื้อเพลิงชีวภาพ Oak Ridge เช่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ให้กับองค์กรวิจัยอื่นๆ

2. เซคัวญ่า (สหรัฐอเมริกา) - 16.32 เพตาฟล็อปส์

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Sequoia ซึ่งมีกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาเป็นเจ้าของ ทำงานบนคอร์ 1,572,864 คอร์ Sequoia กำลังได้รับการพัฒนาโดย IBM สำหรับ National Nuclear Security Administration โดยเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม Advanced Computing and Simulation

Sequoia จะถูกใช้เพื่อจำลองการระเบิดของนิวเคลียร์เป็นหลัก โดยจะมาแทนที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ASC Purple และ Blue Gene/L ที่ทำงานที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลิเวอร์มอร์ นอกจากนี้ Sequoia จะสามารถแก้ปัญหาตามความต้องการด้านดาราศาสตร์ พลังงาน การศึกษาจีโนมมนุษย์ และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้

Sequoia สร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรม Blue Gene/Q ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นล่าสุดในกลุ่ม Blue Gene ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยโหนดประมวลผล 98,304 โหนดและมีหน่วยความจำ 1.6 PB ใน 96 แร็คที่ตั้งอยู่บนพื้นที่ 300 ตารางเมตร m. ใช้โปรเซสเซอร์กลางสถาปัตยกรรมพลังงาน 16 หรือ 8 คอร์ที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการผลิต 45 นาโนเมตร

IBM ได้สร้างคอมพิวเตอร์ที่สามารถแก้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันได้ 20 พันล้านล้านรายการในหนึ่งวินาที ซึ่งหมายความว่า หากผู้คน 7 พันล้านคนใช้เครื่องคิดเลขและเริ่มคำนวณทางคณิตศาสตร์พร้อมกันโดยไม่หยุดพัก ตลอด 24 ชั่วโมงต่อวัน หรือทั้งหมด 365 วัน การดำเนินการเหล่านี้จะใช้เวลาถึง 320 ปี ไม่น้อยไปกว่านั้น แต่ตอนนี้คุณไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้นแล้ว เพราะเซควาญ่าได้ปรากฏตัวแล้ว คอมพิวเตอร์จะดำเนินการคำนวณดังกล่าวภายในเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมง

3. คอมพิวเตอร์ K (ญี่ปุ่น) - 10.51 เพตาฟลอป

เคคอมพิวเตอร์เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของญี่ปุ่นที่ผลิตโดยฟูจิตสึ เปิดตัวในปี 2554 ที่สถาบันวิจัยกายภาพและเคมี RIKEN ในเมืองโกเบ ชื่อนี้มาจากคำนำหน้าภาษาญี่ปุ่น "kei" ซึ่งหมายถึง 10 quadrillion และในขณะเดียวกันก็แสดงถึงเมืองหลวงนั่นคือเป็นการพาดพิงถึง "คอมพิวเตอร์หลัก"

ณ เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2554 ระบบมีโปรเซสเซอร์ SPARC64 VIIIfx แบบ 8 คอร์จำนวน 68,544 ตัว อยู่ในแร็คประมวลผล 672 คอร์ คิดเป็นคอร์ประมวลผล 548,352 คอร์ที่ผลิตโดยฟูจิตสึบนกระบวนการ 45 นาโนเมตร ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใช้การระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์

4. มิรา (สหรัฐอเมริกา) - 8.16 เพตาฟลอป

นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจะพยายามจำลองจักรวาลโดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ IBM Blue Gene/Q (Mira) นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้รับคำตอบสำหรับคำถามเร่งด่วนที่สุดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาล มีการวางแผนที่จะใช้คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองและคำนวณ 12 พันล้านปีที่ผ่านไปนับตั้งแต่บิ๊กแบงอย่างต่อเนื่อง

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ประกอบด้วยโหนดประมวลผล 50,000 โหนด แต่ละโหนดมี 16 คอร์ คอมพิวเตอร์ใช้ความจุขนาดใหญ่ 70 เพตะไบต์ และระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว Mira สามารถปฏิบัติการได้ 8 พันล้านล้านครั้งต่อวินาที

5. JuQueen (เยอรมนี) - 5.9 เพตาฟลอป

JuQueen ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในยุโรปเปิดตัวอย่างเป็นทางการในเมือง Jülich (นอร์ธไรน์-เวสต์ฟาเลีย) ของเยอรมนี ประสิทธิภาพอยู่ที่ 5.9 เพตาฟลอปหรือ 5.9 พันล้านล้านการดำเนินการต่อวินาที

โปรเซสเซอร์ JuQueen มีทั้งหมดเกือบ 459,000 คอร์ นอกจากนี้ยังได้รับการพัฒนาโดยใช้เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน ระบบจะระบายความร้อนโดยใช้น้ำหมุนเวียนที่อุณหภูมิ 18 องศา ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าเครื่องนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ทันสมัยที่สุดประมาณ 100,000 เท่า

คอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาโดย IBM Corporation โครงการนี้ได้รับทุนจากกองทุนขององค์กรวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดในเยอรมนี - Helmholtz Center, งบประมาณของรัฐบาลกลาง รวมถึงจากคลังของนอร์ธไรน์-เวสต์ฟาเลีย จำนวนเงินที่แน่นอนยังไม่ได้รับการเปิดเผย

6. SuperMUC (เยอรมนี) - 2.9 เพตาฟลอป

SuperMUC ซึ่งเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังเป็นอันดับสองในยุโรป เปิดตัวเมื่อปลายเดือนมิถุนายน 2555 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนในสาขาฟิสิกส์และพลศาสตร์ของไหล เครื่องทำงานบนแพลตฟอร์ม SUSE Linux Enterprise Server SuperMUC บนแพลตฟอร์ม System X iDataPlex ของ IBM มีคอร์โปรเซสเซอร์มากกว่า 155,000 คอร์ ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูงสุดรวมกันประมาณ 3 petaflops

คุณสมบัติพิเศษของ SuperMUC คือเทคโนโลยีนวัตกรรมการระบายความร้อนระบบด้วยน้ำอุ่นที่พัฒนาโดย IBM ซึ่งใช้ระบบการไหลเวียนโลหิตในร่างกายมนุษย์ เป็นผลให้ SuperMUC ใช้พลังงานในระบบทำความเย็นน้อยกว่าศูนย์คอมพิวเตอร์ "คลาสสิก" ถึง 40% และยังช่วยให้พลังงานที่ประหยัดสามารถสะสมและนำไปใช้ในการทำความร้อนในอาคารของศูนย์คอมพิวเตอร์ไลบ์นิซ

7. Stampede (สหรัฐอเมริกา) - 2.7 เพตาฟลอป

Texas Advanced Computing Center (TACC) แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสได้สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่สามารถดำเนินการจุดลอยตัวได้ 2.7 พันล้านล้านต่อวินาที TACC เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ XSEDE (สิ่งแวดล้อมสำหรับการค้นพบวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมขั้นสูง) ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อให้นักวิจัยสามารถเข้าถึงทรัพยากรของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้

Stampede ใช้สถาปัตยกรรมไฮเปอร์สเกลาร์ของ Dell ซึ่งขับเคลื่อนโดยโปรเซสเซอร์ Intel Xeon E5-2680 แบบ 8 คอร์ โปรเซสเซอร์ Xeon มอบประสิทธิภาพมากกว่า 2 เพตาฟล็อป โครงการนี้อยู่ในระหว่างดำเนินการ และในปี 2556 Stampede จะใช้โปรเซสเซอร์ร่วม Intel Xeon Phi ใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับการประมวลผลแบบขนาน ซึ่งจะรับผิดชอบประสิทธิภาพของระบบมากกว่า 7 เพตาฟล็อป ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของระบบโดยรวมเป็น 10 petaflops

นอกจาก Xeon Phi แล้ว ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะใช้ตัวเร่งกราฟิกรุ่นต่อไป 128 ตัวจาก NVIDIA เพื่อมอบการจำลองเสมือนระยะไกล ประสิทธิภาพของระบบสามารถเพิ่มได้ถึง 15 petaflops เมื่อมีการติดตั้งโปรเซสเซอร์ Intel รุ่นใหม่ ซัพพลายเออร์ส่วนประกอบอีกรายสำหรับ Stampede คือ Mellanox ซึ่งจัดหาอุปกรณ์เครือข่าย Infiniband 56Gbps

ระบบระบายความร้อนของซูเปอร์คอมพิวเตอร์สร้างขึ้นบนหลักการของการแยกโซนร้อนและเกี่ยวข้องกับการใช้โมดูลทำความเย็นในตัว ซึ่งช่วยให้วางอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นสูงถึง 40 kW ต่อชั้นวางได้ ระบบจำหน่ายไฟฟ้าจ่ายไฟ 415V ไปยังชั้นวางและ 240V ไปยังเซิร์ฟเวอร์ ข้อกำหนดด้านพลังงานไฟฟ้าของระบบ Stampede และ Ranger จัดทำโดยสถานีไฟฟ้าย่อยขนาด 10 MW

8. Tianhe-1A (จีน) - 2.57 เพตาฟล็อปส์

Tianhe-1A เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ออกแบบโดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีป้องกันประเทศแห่งชาติของสาธารณรัฐประชาชนจีน ความเร็วของการคำนวณที่ทำโดยซูเปอร์คอมพิวเตอร์คือ 2.57 petaflops

Tianhe-1A ใช้ GPU Nvidia Tesla M2050 จำนวน 7,168 ตัว และโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ Intel Xeon จำนวน 14,336 ตัว จากข้อมูลของ Nvidia ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ในระดับเดียวกันถึงสามเท่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นบนหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เพียงอย่างเดียวจะใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่า 12 เมกะวัตต์ที่ความเร็วการประมวลผลที่เทียบเคียงได้ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้โดย Tianhe-1A คือ 4.04 MW หากไม่มีการใช้โปรเซสเซอร์กราฟิก ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากันจะต้องมีการติดตั้ง CPU มากกว่า 50,000 ตัว

การก่อสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์มีค่าใช้จ่าย 88 ล้านดอลลาร์ และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่อปีประมาณ 20 ล้านดอลลาร์ มีการใช้ผู้เชี่ยวชาญประมาณ 200 คนในการบำรุงรักษา งานหลักคือการวิจัยเกี่ยวกับการผลิตน้ำมันและอากาศพลศาสตร์ มีการประกาศ "การเข้าถึงแบบเปิด" สำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งในทางทฤษฎีอนุญาตให้ประเทศอื่นใช้งานได้

9. แฟร์มี (อิตาลี) - 1.7 เพตาฟลอป

อันดับที่ 9 คือ Fermi ระบบโพสต์บนเซิร์ฟเวอร์ของกลุ่ม Cineca ที่ไม่แสวงหาผลกำไรซึ่งประกอบด้วยมหาวิทยาลัยและองค์กรวิจัยของอิตาลี 54 แห่งFermi ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ PowerA2 จำนวน 10,240 ตัว โอเวอร์คล็อกที่ 1.6 GHz โดยแต่ละตัวมี 16 คอร์ โดยรวมแล้วคอมพิวเตอร์มีคอร์ประมวลผล 163,840 คอร์โปรเซสเซอร์แต่ละตัวมาพร้อมกับ RAM ขนาด 16GB (1GByte ต่อคอร์)ทีมวิจัยของอิตาลีและยุโรปใช้ Fermi ในการคำนวณที่จำเป็นในโครงการวิจัยขนาดใหญ่ที่มุ่งแก้ไขปัญหาพื้นฐานในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระบบนี้ตั้งชื่อตาม Enrico Fermi นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ชาวอิตาลี

10. DARPA Trial Subset (สหรัฐอเมริกา) - 1.5 petaflops

ระบบนี้เป็นเซิร์ฟเวอร์ IBM Power 775 ที่มี 63,360 คอร์ ซึ่งให้ประสิทธิภาพ 1.5 petaflops ไม่มีข้อมูลอื่นในขณะนี้

สรุปแล้ว…

การพัฒนาของรัสเซีย - ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Lomonosov ซึ่งเป็นเจ้าของโดย Moscow State University ซึ่งตั้งชื่อตาม M.V. Lomonosov ในรายการนี้ (ณ สิ้นปี 2555) อยู่ในอันดับที่ยี่สิบสอง ประสิทธิภาพอยู่ที่ 0.9 petaflops ผู้ผลิตรัสเซียมีมติเป็นเอกฉันท์อ้างถึงการขาดเงินทุนที่เพียงพอเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้รถยนต์ในประเทศไม่ครองตำแหน่งผู้นำในการจัดอันดับระหว่างประเทศ

โหนดประเภทหลักที่ให้ประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์มากกว่า 90% คือ T-Blade2 แพลตฟอร์มซูเปอร์คอมพิวเตอร์นี้สร้างขึ้นโดยวิศวกรของ T-Platform ตั้งแต่เริ่มต้น - บอร์ดและส่วนประกอบทางกลทั้งหมดเป็นการพัฒนาที่ได้รับการจดสิทธิบัตรของบริษัท ในแง่ของความหนาแน่นในการประมวลผลต่อตารางเมตรของพื้นที่ T-Blade2 ไม่มีระบบอะนาล็อกในโลก ดังนั้นแม้จะมีทุกอย่าง ผู้ผลิตชาวรัสเซียก็สามารถภาคภูมิใจที่พวกเขาได้สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ "กะทัดรัด" ที่สุดในโลก!