Первый в мире «экзафлопсный» суперкомпьютер строится на секретной архитектуре intel

Обзор суперкомпьютеров

При разговоре о сверхмощных ЭВМ часто возникает вопрос: «Какой компьютер самый быстрый?» Ответ на этот вопрос может дать рейтинг 10-ти наиболее мощных суперкомпьютеров. В данном рейтинге представлены самые новые компьютеры.


  1. Самым быстрым на данный момент считается компьютер Summit Power System AC922. Его производительность согласно данным, полученным с применением системы тестов LINPACK, составляет 122,3 PFLOPS. Максимальная теоретическая производительность данного вычислительного устройства 187,659 PFLOPS. Супер-ЭВМ Summit Power System AC922 сделана компанией IBM специально для использования в Окриджской Национальной лаборатории.
  2. На втором месте по производительности находится китайский суперкомпьютер Sunway TaihuLight. Скорость вычислений данной ЭВМ, которая была измерена при помощи системы тестов LINPACK, составляет 93 PFLOPS. Данная супер-ЭВМ являлась самой производительной в мире с июня 2016 г. по июнь 2018 г. Этот суперкомпьютер расположен в Китайской Народной Республике, в компьютерном центре в Уси и используется для прогнозирования погоды, медицинских исследований и выполнения различных сложных расчетов.
  3. На следующем месте по производительности стоит вычислительное устройство Sierra Power System S922LC. Эта супер-ЭВМ имеет производительность 71,61 PFLOPS, согласно тестам LINPACK. Расположено это устройство в Ливерморской лаборатории им. Э. Лоуренса, входящей в состав Калифорнийского университета.
  4. Супер-ЭВМ «Тяньхэ-2» был самым мощным вычислительным устройством с 2013 г. по 2016 г. Его название переводится с китайского языка как «Млечный путь — 2». Согласно стандартному тесту LINPACK его производительность равна 61,445 PFLOPS, а теоретическая пиковая — 100,679. Находится данное устройство в Национальном компьютерном центре в Гуанчжоу (Китайская Народная Республика).
  5. На пятом месте по производительности на данный момент находится Японский суперкомпьютер AI Bridging Cloud Infrastructure. Его производительность по тестам LINPACK 19,88, а максимальная теоретическая — 32,577 PFLOPS.
  6. Суперкомпьютер Piz Daint расположен в Швейцарском компьютерном центре и является самым производительным вычислительным устройством в Европе. Его пиковая теоретическая производительность равна 25,326 PFLOPS, а реальная, зафиксированная при помощи тестов LINPACK, — 19,59 PFLOPS. Разработан американской компанией Cray.
  7. Седьмое место по производительности занимает суперкомпьютер Titan, выпущенный в 2012 г. на базе архитектуры Cray XK7. Реальная производительность данного устройства, измеренная при помощи набора тестов LINPACK, — 17,59 PFLOPS, а максимальная теоретическая — 27,113 PFLOPS. Работает он в лаборатории Министерства энергетики США, штат Теннесси. Был самым мощным вычислительным устройством с ноября 2012 г. по июль 2013 г.
  8. Супер-ЭВМ Sequoia разработана компанией IBM на платформе Blue Gene/Q. Его реальная производительность — 17,173 PFLOPS, а теоретически возможная — 20,133 PFLOPS. Располагается в Ливерморской лаборатории.
  9. Компьютер Trinity разработан на базе платформы Cray XC40. Измеренная производительность данного вычислительного устройства 14,137 PFLOPS. Установлен в Лос-Аламосской лаборатории.
  10. Супер-ЭВМ Cori, как и предыдущая, сделана на архитектуре Cray XC40. Ее производительность по тестам LINPACK — 14,015 PFLOPS.

Знакомьтесь, Christofari

Сбербанк создал самый производительный суперкомпьютер в России. Об этом CNews сообщили в пресс-службе банка. Новинка названа Christofari в честь Николая Кристофари, который стал первым клиентом российских сберкасс в 1842 г. Компьютер был представлен в рамках международной конференции AI Journey, которая посвящена развитию и использованию искусственного интеллекта.

По производительности Christofari многократно превосходит обычные машины и почти втрое – предыдущий самый быстрый суперкомпьютер страны «Ломоносов-2». Особенности архитектуры и высокая вычислительная мощность новинки, как ожидается, позволят в кратчайшие сроки решать задачи обучения моделей, основанных на глубоких нейронных сетях.

Сбербанк объявил о создании самого мощного российского суперкомпьютера

Ресурсы Christofari будут доступны пользователям облачного сервиса компании Sbercloud (входит в экосистему Сбербанка) с 12 декабря 2019 г. Предоставление ресурсов суперкомпьютера в облаке, по мнению представителей Сбербанка, даст пользователям возможность разрабатывать и использовать алгоритмы искусственного интеллекта. Стоимость услуги будет зависеть от заказанной мощности.

Супер-ЭВМ: квадриллион операций в секунду

Точного определения, что такое «суперкомпьютер», не существует. Компьютерная индустрия находится в постоянном развитии, и сегодняшние супермашины завтра уже будут далеко позади. Можно сказать, что суперкомпьютер – это очень мощный компьютер, который способен обрабатывать гигантские объемы данных и производить сложнейшие расчеты. Там, где человеку для вычислений нужны десятки тысяч лет, суперкомпьютер обойдется одной секундой. И если в 1980-х суперкомпьютером в шутку предлагали называть любые ЭВМ, весящие более тонны, то сегодня они чаще всего представляют собой большое количество серверных компьютеров с высокой производительностью, объединенных высокоскоростной сетью.

Современный суперкомпьютер – это огромное устройство, состоящее из модулей памяти, процессоров, плат, объединенных в вычислительные узлы, связанные между собой сетью. Управляющая система распределяет задания, контролирует загрузку и отслеживает выполнение задач. Системы охлаждения и бесперебойного питания обеспечивают беспрерывную работу супер-ЭВМ. Весь комплекс может занимать значительные площади и потреблять огромное количество энергии.

Производительность суперкомпьютеров измеряется во флопсах – количестве операций с плавающей запятой, которые система может выполнять в секунду. Так, например, один из первых суперкомпьютеров, созданный в 1975 году американский Cray-1, мог совершать 133 миллиона операций в секунду, соответственно, его пиковая мощность составляла 133 мегафлопс. А самый мощный на июнь 2019 года суперкомпьютер Summit Ок-Риджской национальной лаборатории обладает вычислительной мощностью 122,3 петафлопс, то есть 122,3 квадриллиона операций в секунду.

Существует международный рейтинг топ-500, который с 1993 года ранжирует самые мощные вычислительные машины мира. Данные рейтинга обновляются два раза в год, в июне и ноябре. В 2019 году в первую десятку входят суперкомпьютеры США, Китая, Швейцарии, Японии и Германии. Единственный отечественный суперкомпьютер в первой сотне рейтинга − «Ломоносов-2» из Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ производительностью 2,478 терафлопс, занявший в июне 2019 года 93-е место.

Чтобы определить мощность суперкомпьютера, или, как его еще называют в английском языке, «числодробилки» (number cruncher), используется специальная тестовая программа, которая предлагает машинам решить одну и ту же задачу и подсчитывает, сколько времени ушло на ее выполнение.  

Что могут «числодробилки»

Первые суперкомпьютеры создавались для военных, которые применяли их в разработках ядерного оружия. В современную цифровую эпоху сложные вычисления требуются во многих областях человеческой деятельности. Суперкомпьютеры незаменимы там, где применяется компьютерное моделирование, где в реальном времени обрабатываются большие объемы данных и где задачи решаются методом простого перебора огромного множества значений. «Числодробилки» работают в статистике, криптографии, биологии, физике, помогают предсказывать погоду и глобальные изменения климата.

С развитием информационных технологий и применением их на практике появились новые направления на стыке информатики и прикладных наук – вычислительная биология, вычислительная химия, вычислительная лингвистика и многие другие. Суперкомпьютеры используются для создания искусственных нейросетей и искусственного интеллекта.

Именно сверхмощным компьютерам мы обязаны появлением точных прогнозов погоды. Суперкомпьютеры совершили революцию в медицине, в частности – в диагностике и лечении рака. С их помощью обрабатываются миллионы диагнозов и историй болезней, выявляются новые закономерности развития заболевания и вырабатываются новые способы лечения. Сверхумные машины применяются для расчета химических соединений, на основе которых изготавливаются новые лекарства. Масштабные расчеты помогают в сферах, связанных с проектированием: строительстве, машиностроении, авиастроении и других.  

2015: Запрет на вывоз из КНР супер-ПК мощностью от 8 терафлопс

В начале августа 2015 года стало известно об ограничениях, наложенных китайскими властями на экспорт суперкомпьютеров по соображениям национальной безопасности.

Как сообщает Reuters со ссылкой на государственное информационное агентство «Синьхуа», с 15 августа 2015 года из КНР будет запрещено вывозить компьютерные системы вычислительной мощностью более 8 терафлопс, которая примерно соответствует производительности четырех игровых консолей Sony PlayStation 4. Для сравнения, китайский суперкомпьютер Tianhe-2, который к августу 2015 года считается самым мощным в мире, способен обрабатывать 34 трлн операций в секунду (34 терафлопс).

Компании, поставляющие мощные компьютеры за рубеж, должны будут получать специальные лицензии, в которых прописаны новые требования к экспортируемому оборудованию.

Ограничения на вывоз вычислительных решений в Китае последовали после того, как США наложили ряд запретов на использование китайских ИТ-продуктов американскими компаниями. Кроме того, в апреле 2015 года власти США ввели эмбарго на поставки технологий Intel китайским фирмам, обеспечивающим работу Tianhe-2.

Помимо суперкомпьютеров, в Китае запретили экспорт беспилотных летательных аппаратов. С середины августа 2015 года из Поднебесной нельзя будет вывозить дронов, способных в условиях порывистого ветра подниматься на высоту более 15 тыс. метров и летать более одного часа. Это не касается потребительских беспилотников, имеющих невысокую дальность полета.

В Китае опасаются, что управляемые дистанционно высокотехнологичные летательные аппараты попадут в руки террористов. Еще одной причиной ограничения вывоза дронов является защита прав на интеллектуальную собственность.

По мнению аналитика Forrester Research Гэнэ Цао (Gene Cao), запрет на экспорт суперкомпьютеров подтверждает мировое лидерство Китая в производстве этого вида вычислительной техники и имеет большое значение для отрасли.

Суперкомпьютеры в России, Ломоносов

52 место в топ-500 в России занимает суперкомпьютер, который размещен в Московском Государственном Университете(МГУ). Однако, вице-премьеру такое место не по нраву, в одной из своих речей, он выразил недовольство этим: «52-е место для России маловато». Название, кстати, такое же, как и фамилия того, в честь которого назвали МГУ — Ломоносов, только с циферкой 2 в конце, и полное название — ЛОМОНОСОВ-2. Кстати, цифра 2 поставлена не случайна, так как имеется и просто суперкомпьютер Ломоносов, который был построен в 2012 году и изрядно сдал свои позиции, но с топ-500 уходить пока не собирается. ЭВМ Ломоносов также установлен в МГУ. Следом идет компьютер в Санкт-Петербурге под названием ФГАОУ ВО СПбПУ. Да, установлен он тоже в университете, на этот раз в Санкт-Петербургском политехническом. 

Обслуживание Summit

Громадина, установленная в лаборатории Оук-Ридж, весит безумные 340 тонн! Для сравнения, столько же весит самолёт Боинг 747.

Кто-то заставляет 300 тонн взлетать в небо, а кто-то — проводить расчёты и выполнять операции

Summit оказывается и весьма прожорливым устройством, которому для нормального функционирования требуется 15 МВт энергии. Такого количества хватило бы, чтобы запитать 8100 жилых домов.

Этого поля солнечных батарей не хватит, чтобы обеспечить энергией суперкомпьютер Summit


Внутренние компоненты суперкомпьютера очень нагреваются при высоких нагрузках, поэтому для их охлаждения используется продвинутая водяная система, перегоняющая порядка 18 тыс. литров воды в минуту.

Водяная система охлаждения потребляет треть энергии от общего количества, затрачиваемого на систему

Применение

Суперкомпьютеры используются во всех сферах, где для решения задачи применяется численное моделирование; там, где требуется огромный объём сложных вычислений, обработка большого количества данных в реальном времени, или решение задачи может быть найдено простым перебором множества значений множества исходных параметров (см. Метод Монте-Карло).

Совершенствование методов численного моделирования происходило одновременно с совершенствованием вычислительных машин: чем сложнее были задачи, тем выше были требования к создаваемым машинам; чем быстрее были машины, тем сложнее были задачи, которые на них можно было решать. Поначалу суперкомпьютеры применялись почти исключительно для оборонных задач: расчёты по ядерному и термоядерному оружию, ядерным реакторам. Потом, по мере совершенствования математического аппарата численного моделирования, развития знаний в других сферах науки — суперкомпьютеры стали применяться и в «мирных» расчётах, создавая новые научные дисциплины, как то: численный прогноз погоды, вычислительная биология и медицина, вычислительная химия, вычислительная гидродинамика, вычислительная лингвистика и проч., — где достижения информатики сливались с достижениями прикладной науки.

Ниже приведён далеко не полный список областей применения суперкомпьютеров:

  • Математические проблемы:
    • Криптография
    • Статистика
  • Физика высоких энергий:
    • процессы внутри атомного ядра, физика плазмы, анализ данных экспериментов, проведённых на ускорителях
    • разработка и совершенствование атомного и термоядерного оружия, управление ядерным арсеналом, моделирование ядерных испытаний
    • моделирование жизненного цикла ядерных топливных элементов, проекты ядерных и термоядерных реакторов
  • Наука о Земле:
    • прогноз погоды, состояния морей и океанов
    • предсказание климатических изменений и их последствий
    • исследование процессов, происходящих в земной коре, для предсказания землетрясений и извержений вулканов
    • анализ данных геологической разведки для поиска и оценки нефтяных и газовых месторождений, моделирование процесса выработки месторождений
    • моделирование растекания рек во время паводка, растекания нефти во время аварий

Вычислительная биология: фолдинг белка, расшифровка ДНК

Вычислительная химия и медицина: изучение строения вещества и природы химической связи как в изолированных молекулах, так и в конденсированном состоянии, поиск и создание новых катализаторов и лекарств

  • Физика:
    • газодинамика: турбины электростанций, горение топлива, аэродинамические процессы для создания совершенных форм крыла, фюзеляжей самолетов, ракет, кузовов автомобилей
    • гидродинамика: течение жидкостей по трубам, по руслам рек
    • материаловедение: создание новых материалов с заданными свойствами, анализ распределения динамических нагрузок в конструкциях, моделирование крэш-тестов при конструировании автомобилей
  • в качестве сервера для искусственных нейронных сетей
  • создание принципиально новых способов вычисления и обработки информации (Квантовый компьютер, Искусственный интеллект)

Общее определение и описание

Суперкомпьютер – это высокопроизводительная вычислительная машина, по своим параметрам существенно превосходящая большинство образцов компьютерной техники. Обычно они представляют собой значительное количество параллельно работающих серверных ЭВМ, соединенных локальной сетью. За счет концентрации процессорной мощности, подобные устройства могут обрабатывать огромные массивы данных.

Одним из главных элементов суперкомпьютера является планировщик задач. В его функции входит распределение мощностей системы для различных задач, отслеживание их исполнения, контроль загруженности отдельных узлов. Фактически он играет роль главного распорядителя проведения вычисления.

Не менее важным компонентом является специальная система хранения информации. Как правило, она состоит из двух частей: одна предназначена для расчетов, другая используется для хранения данных.

Современный суперкомпьютер – огромное устройство, сравнимое по размерам с небольшим заводом. Он имеет десятки тысяч вычислительных узлов и процессорных ядер. Кроме процессоров и электронных плат, суперкомпьютер обязательно оснащается системами бесперебойного питания и охлаждения. Все это соединяется километрами кабелей и нуждается в безумном количестве электричества. Например, российский суперкомпьютер «Ломоносов» занимает площадь в 252 кв. метров и потребляет 2,8 МВт энергии. Он обошелся государственной казне в сумму 1,9 млрд рублей.

Christofari и другие участники Топ 500 из России

Несмотря на недавний официальный анонс самого мощного российского суперкомпьютера Christofari, некоторые подробности о его архитектуре и производительности стали известны лишь сегодня из описания на сайте Топ-500. Система, созданная специалистами Сбербанка и Sbercloud в содружестве с Nvidia, выполнена на базе 24-ядерных процессоров Xeon Platinum 8168 с тактовой частотой 2,7 ГГц и графических ускорительных модулей Nvidia DGX-2.

Тройка российских суперкомпьютеров в новейшем топ500

Количество вычислительных ядер в системе Christofari в настоящее время составляет 99,6 тыс. (суммарно по процессорным и графическим чипам), при этом общий объем установленной памяти равен 115,2 тыс. ГБ. В качестве межузлового интерконнекта используется высокопроизводительная технология Mellanox InfiniBand EDR.

Система работает под управлением ОС Ubuntu 18.04.01, с использованием компиляторов Nvidia NVCC 10 и Intel Composer XE, математических библиотек Intel MKL и Nvidia CUDA BLAS, а также библиотеки интерфейса обмена данными OpenMPI-3.1.4-cuda.

Производительность суперкомпьютера Christofari в тестах Linpack зарегистрирована в итоговых данных Топ-500 на уровне 6,669 петафлопс, теоретическая пиковая производительность – на уровне 8,789 петафлопс.

Для сравнения: занимающий 107 строчку мирового рейтинга российский суперкомпьютер «Ломоносов-2», созданный компанией «Т-Платформы», выполнен на 14-ядерных процессорах Xeon E5-2697v3 с тактовой частотой 2,6 ГГц и 12-ядерных процессорах Intel Xeon Gold 6126 с тактовой частотой 2,6 ГГц, а также с применением графических ускорителей Nvidia K40m/P-100 (64 384 вычислительных ядер в сумме). В качестве интерконнекта используется шина Infiniband FDR, в качестве программной обвязки – ОС Linux с компилятором GCC, библиотеками MKL, cuBLAS и OpenMPI-1.10.7. Производительность системы зарегистрирована на уровне 2,478 петафлопса (теоретически на пике до 4,946 петафлопс).

Занимающий 465 строчку в новейшем Топ-500 суперкомпьютер Росгидромета на базе платформы Cray XC40-LC после последней модернизации, проведенной компанией «Т-Платформы» в ноябре 2018 г. включает 976 вычислительных узлов с двумя процессорами Intel Xeon E5-2697v4 и 128 ГБ оперативной памяти на узел с общей производительностью в 1293 Тфлопс (всего 35 136 вычислительных ядер). Вычислительная мощность суперкомпьютерной системы Росгидромета заявлена на уровне 1,2 петафлопс (до 1,29 петафлопс на пике).

На любой вкус

Любой желающий может сегодня помочь науке, приняв участие в одном из проектов распределенных вычислений. Причем, разумеется, перечень наук не ограничивается только математикой, астрономией и биологией. Можно помочь физикам в планировании экспериментов на Большом адронном коллайдере или проектировании Neutrino Factory — будущего ускорителя, способного порождать потоки нейтрино. Широкий выбор у любителей астрономии — от поиска сигналов внеземного разума и обнаружения гравитационных волн с помощью гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и GEO 600 до расчета конфигурации поглощения нашей галактикой одного из звездных скоплений созвездия Стрельца, нахождения «оптимальной» космологической модели Вселенной и расчета орбит астероидов, представляющих угрозу для Земли.


В области биологии и медицины запущено множество проектов по изучению структуры белков, новых средств профилактики СПИД, изучения раковых заболеваний и борьбы с вирусами семейства Flaviviridae, ответственными за возникновение вспышек лихорадки Деньге, желтой лихорадки и лихорадки Западного Нила. Химикам могут помочь решение задач квантовой химии методами Монте-Карло и моделирование межатомного взаимодействия в твердых телах.

Математики традиционно используют распределенные вычисления для поиска различных чисел: наименьшего числа Серпинского, простых чисел нескольких видов, простых чисел Вифериха, новых делителей чисел Ферма — или доказательства гипотезы Гольдбаха. Криптографы занимаются проверкой алгоритма шифрования RC5, поиском оптимальных линеек Голомба и дешифровкой последней из нерасшифрованных немецких радиограмм, датируемой 1942 годом. Кибернетики изучают возможность создания глобальной нейронной сети и воссоздают поведение человека на основе компьютерного моделирования лингвистического способа познания мира. А климатологи моделируют различные варианты изменения климата: в рамках проекта ClimatePrediction с 2002 года проверено более 400 000 климатических моделей с общим модельным временем 40 млн лет.

Подробную информацию о проектах можно найти на сайте www.distributed.ru

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№6, Июнь 2009).

Самый быстрый суперкомпьютер в мире побил рекорд ИИ

Перевод

Суперкомпьютер Summit, разработанный компанией IBM для Окриджской Национальной лаборатории, в 2018-м стал самым мощным в мире, забрав этот титул у китайцев впервые за пять лет На западном побережье США самые ценные компании в мире соревнуются в попытках сделать ИИ умнее. Google и Facebook хвастались экспериментами, использующими миллиарды фотографий и тысячи мощных процессоров. Однако после этого в прошлом году проект из восточного Теннеси по-тихому превзошёл масштабы любого корпоративного ИИ. И шёл он под руководством правительства США. В рекордном проекте участвовал самый мощный суперкомпьютер в мире, Summit, из Окриджской Национальной лаборатории. Этот титул компьютер смог захватить в июне прошлого года, забрав его обратно в США после пяти лет превосходства китайцев. В рамках проекта изучения климата гигантский компьютер загрузил эксперимент по машинному обучению, работающий быстрее всего, что было ранее.

Немного истории

Мощные вычислительные устройства появились далеко не вчера. Еще во время Второй мировой войны британцам с помощью компьютера Colossus удалось взломать немецкие военные шифры. Его быстродействие составляло 25 тыс. символов в секунду – неслыханная скорость для своего времени.

В 1946 году в США появился электронный вычислитель ENIAC, использовавшийся для расчетов таблиц стрельбы. Аппарат содержал 17 тыс. ламп и весил более 27 тонн. Эта ЭВМ использовалась для моделирования термоядерных взрывов, решения аэродинамических задач, метеорологических прогнозов. Однако данные устройства еще не были полноценными ЭВМ.

Только к середине 60-х годов развитие электронной промышленности и информатики позволило создавать по-настоящему мощные компьютеры. Считается, что сам термин был придуман сотрудниками фирмы CDC Джорджем Мишелем и Сиднеем Фернбачем. Однако появлению мощных вычислительных машин мы обязаны американскому инженеру и изобретателю Сеймуру Крею. Первым суперкомпьютером считается Cray-1, появившийся в 1974 году. Он мог производить 180 млн операций в секунду. Современный персональный компьютер превосходит этот «суперкомпьютер» почти в 50 раз.

Буквально за десятилетия Китай стал одним из мировых лидеров в области создания мощных ЭВМ

Созданием мощных ЭВМ занимались и в СССР. Причем достижения советских инженеров зачастую превосходили успехи их заокеанских коллег. Нашими учеными было создано целое семейство мощнейших вычислительных машин «Эльбрус», которые по характеристикам превосходили западные аналоги.

В 1985 году компания Крея представила сразу два новых устройства: «Крей-2» и «Крей Y-MP» с быстродействием 1200 и 2670 млн вычислений в секунду соответственно. В 1988 году новая ЭВМ достигла мощности в 1 гигафлопс и стала стандартом своего времени, на который равнялись другие производители. В короткий период в разных странах мира появились десятки суперкомпьютеров.

Ранние суперкомпьютеры оснащались обычными скалярными процессорами со скоростью работы выше, чем у обычных ЭВМ. Позже их заменили векторные процессоры, а сегодня стандартом считаются кластерные системы, состоящие из тысяч дешевых процессоров и модулей памяти. Подобная схема отличается прекрасным сочетанием производительности и минимальной стоимости.

С 1993 года существует рейтинг суперкомпьютеров, составленный с помощью теста LINPACK. В него входит 500 самых быстрых и мощных ЭВМ мира. Список обновляется два раза в год.

История появления

На сегодняшний день в ученом сообществе нет точного ответа на вопрос, что лежало у истоков зарождения вычислительных машин. Большинство склоняются к мнению, что первым компьютером являлся абак — счетная доска, применявшаяся для арифметических решений еще в Древнем Риме и Греции. Некоторые уверены, что прообразом служил антикитерский механизм. Третьи уверяют, что компьютер появился благодаря разностной машине Чарльза Беббиджа XIX века. Так или иначе, век цифровых технологий принес в мир первое автоматизированное компьютерное устройство.

История компьютеров берет свое начало с появления ряда устройств, собранных Конрадом Цузе. Это были первые суперкомпьютеры, с возможностью программирования и задания функций. Немецкий инженер прославился по всему миру благодаря созданию компьютера Z1 с рукоятью ручного управления.


Практически одновременно с успехами Конрада британцы также активно вели разработку вычислительных машин, необходимых им для сложных математических операций в военное время. Так была создана секретная вычислительная машина Colossus, уничтоженная после окончания Второй Мировой Войны.

Америка не отставала от мирового сообщества и занималась разработкой собственных идей. Первое устройство вычислительной техники США называлось Model K, затем появился компьютер ABC. И уже после этого американцам удалось создать известный по всему миру электронный числовой интегратор и вычислитель с кодовым названием ENIAC. В дальнейшем именно эти технологии стали применяться для массового производства ПК.

Тогда же в военные годы появилось и известный всем программистам термин «баг», который в прямом переводе означает — жучок. Баг — это ошибка, мешающая работе вычислительной техники.  Термин был придуман Грейсом Хоппером после того, как он обнаружил моль на стенке компьютера.

Эра транзисторов привнесла в мир усовершенствованные и громоздкие автоматические машины. Вычислительная техника заявили о себе на весь мир, когда 1 мая 1997 года состоялся поединок в шахматы между машиной и человеком. Чемпион мира по шахматам Гарри  Каспаров потерпел поражения от искусственного интеллекта — компьютер компании IBM с кодовым названием Deep Blue. Компьютеру понадобилось всего 19 ходов, чтобы опередить соперника. Так появились шахматные суперкомпьютеры.

Производительность

Производительность суперкомпьютеров чаще всего оценивается и выражается в количестве операций над числами с плавающей точкой в секунду (FLOPS). Это связано с тем, что задачи численного моделирования, под которые и создаются суперкомпьютеры, чаще всего требуют вычислений, связанных с вещественными числами, зачастую с высокой степенью точности, а не целыми числами. Поэтому для суперкомпьютеров неприменима мера быстродействия обычных компьютерных систем — количество миллионов операций в секунду (MIPS). При всей своей неоднозначности и приблизительности, оценка во флопсах позволяет легко сравнивать суперкомпьютерные системы друг с другом, опираясь на объективный критерий.

Первые суперкомпьютеры имели производительность порядка 1 кфлопс, то есть 1000 операций с плавающей точкой в секунду. В США компьютер, имевший производительность в 1 миллион флопсов (1 Мфлопс) (), был создан в 1964 году. Известно, что в 1963 году в московском НИИ-37 (позже НИИ ДАР) был разработан компьютер на основе модулярной арифметики с производительностью 2,4 млн оп/с. Это экспериментальный компьютер второго поколения (на дискретных транзисторах) Т340-А (гл. конструктор Д. И. Юдицкий). Однако следует отметить, что прямое сравнение производительности модулярных и традиционных ЭВМ некорректно. Модулярная арифметика оперирует только с целыми числами. Представление вещественных чисел в модулярных ЭВМ возможно только в формате с фиксированной запятой, недостатком которого является существенное ограничение диапазона представления чисел.

Планка в 1 миллиард флопс (1 Гигафлопс) была преодолена суперкомпьютерами NEC SX-2 в 1983 году с результатом 1.3 Гфлопс.

Граница в 1 триллион флопс (1 Тфлопс) была достигнута в 1996 году суперкомпьютером ASCI Red.

Рубеж 1 квадриллион флопс (1 Петафлопс) был взят в 2008 году суперкомпьютером IBM Roadrunner.

В 2010-х годах несколькими странами ведутся работы, нацеленные на создание к 2020 году экзафлопсных компьютеров, способных выполнять 1 квинтиллион операций с плавающей точкой в секунду и потребляющих при этом не более нескольких десятков мегаватт. К 2021 году корпорации Intel и Cray планируют создать первую в США экзафлопсную систему под названием Aurora для Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США.

10. Cray CS-Storm

  • Местоположение: США
  • Производительность: 3,57 петафлопс
  • Теоретический максимум производительности: 6,13 петафлопс
  • Мощность: 1,4 МВт

Как и практически все современные суперкомпьютеры, включая каждый из представленных в данной статье, CS-Storm состоит из множества процессоров, объединенных в единую вычислительную сеть по принципу массово-параллельной архитектуры. В реальности эта система представляет собой множество стоек («шкафов») с электроникой (узлами, состоящими из многоядерных процессоров), которые образуют целые коридоры. 

Cray CS-Storm – это целая серия суперкомпьютерных кластеров, однако один из них все же выделяется на фоне остальных. В частности, это загадочный CS-Storm, который использует правительство США для неизвестных целей и в неизвестном месте.

Известно лишь то, что американские чиновники купили крайне эффективный с точки зрения потребления энергии (2386 мегафлопс на 1 Ватт) CS-Storm с общим количеством ядер почти в 79 тысяч у американской компании Cray.

На сайте производителя, впрочем, сказано, что кластеры CS-Storm подходят для высокопроизводительных вычислений в области кибербезопасности, геопространственной разведки, распознавания образов, обработки сейсмических данных, рендеринга и машинного обучения. Где-то в этом ряду, вероятно, и обосновалось применение правительственного CS-Storm.

 CRAY CS-STORM  

Характеристики Christofari

Christofari создан специалистами Сбербанка и Sbercloud в партнерстве с американской компанией Nvidia на базе высокопроизводительных узлов Nvidia DGX-2. Заявленная производительность суперкомпьютера в проведенных тестах Linpack достигла 6,7 петафлопс.

В Nvidia DGX-2 называют «самым большим в мире GPU». Устройство, представленное в 2018 г., оснащается двумя процессорами Intel Xeon Platinum и способно работать с 16 видеоускорителями Tesla V100 с 32 ГБ памяти HBM2. Общую пропускную способность в 14,4 ТБ/сек обеспечивают технологии межчиповых соединений NVSwitch и NVLink2.

Производительность одного узла DGX-2 может достигать 2 петафлопс, а ее стоимость на момент анонса составляла $399 тыс.


С этим читают