Самые выдающиеся суперкомпьютеры всех времен

Рейтинг суперкомпьютеров мира Top500

Всемирный рейтинг суперкомпьютеров топ-500 выходит с 1993 года и публикует актуальный перечень мощнейших вычислительных систем дважды в год (в июне и ноябре). Суперкомпьютеры в списке ранжируются по реальной производительности, полученной на тесте Linpack.

Основные статьи:

• Суперкомпьютеры
• Рейтинг суперкомпьютеров России и СНГ Top50

CDC 6600

CDC 6600 был флагманом 6000-й серии компьютеров, выпускаемых компанией Control Data Corporation. Он оставался самым быстрым суперкомпьютером в мире с 1964 по 1969, затем это место занял его преемник CDC 7600. Созданием CDC 6600 занималась небольшая команда из 20 человек, во главе которой стоял инженер Сэймур Крэй (впоследствии прозванный “отцом суперкомпьютеров”). Эта система обладал лишь одним процессором и могла обрабатывать ничтожные по современным меркам 3 млн операций с плавающей запятой в секунду – 3 мфлопс, — при этом он был размером с небольшую комнату, а для эффективного охлаждения компонентов потребовалось использовать фреон.

CDC 6600 был в 10 раз мощнее своего главного конкурента – IBM 7030 Stretch, стоившего 13$ млн. Для сравнения, разработка Control Data Corporation обошлась в 8 млн долларов, что составляет около 60$ миллионов по сегодняшнему курсу.

Что такое суперкомпьютер

Суперкомпьютеры называют «числодробилками» или «числогрызами», потому что они нужны для супербыстрых вычислений. Часто суперкомпьютер — это несколько высокомощных компьютеров, которые объединены высокоскоростной локальной сетью.

Главное их отличие от обычного компьютера в том, что рядовой ПК выполняет задачи последовательно, хоть и достаточно быстро. А суперкомпьютер может одновременно выполнять несколько задач и обрабатывать огромные массивы данных. Если сравнить производительность, то в результате вычисления, на которые у мощного игрового компьютера уйдёт неделя, суперкомпьютер выполнит их всего за один день!

Вычислительные способности «числодробилок» измеряются во «флопсах» (FLOPS) — количестве операций с числами с плавающей точкой в секунду. Также существует величина PFLOPS («петафлопс») — десять в пятнадцатой степени «флопс».

10 самых дорогих суперкомпьютеров, которые поражают своей мощностью

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Первый суперкомпьютер Atlas появился в начале 60-х годов и был установлен в Манчестерском университете. Он был в разы менее мощный, чем современные домашние компьютеры. В нашем обзоре собрана «десятка» самых мощных в истории суперкомпьютеров. Правда в связи с быстро развивающимися в этой сфере технологиями устаревают эти мощные машины в среднем за 5 лет..

Производительность современных суперкомпьютеров измеряется в петафлопсах — единице измерения, показывающей, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет компьютер. Сегодня речь пойдет о десяти самых дорогих современных суперкомпьютерах.

1. IBM Roadrunner (США)

$ 130 млн
Roadrunner был построен IBM в 2008 году для Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Нью-Мексико, США). Он стал первым в мире компьютером, чья средняя рабочая производительность превысила 1 петафлопс. При этом он был рассчитан на максимальную производительность в 1,7 петафлопса. Согласно списка Supermicro Green500, в 2008 году Roadrunner был четвертым по энергоэффективности суперкомпьютером в мире. Списан Roadrunner был 31 марта 2013 года, после чего его заменили меньшим по размерам и более энергоэффективным суперкомпьютером под названием Cielo.

2. Vulcan BlueGene/Q (США)

$ 100 млн
Vulcan – суперкомпьютер, состоящий из 24 отдельных блоков-стоек, который был создан IBM для Министерства энергетики и установлен в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, штат Калифорния. Он имеет пиковую производительность в 5 петафлопсов и в настоящее время является девятым по скорости суперкомпьютером в мире. Vulcan вступил в строй в 2013 году и сейчас используется Ливерморской национальной лабораторией для исследований в области биологии, физики плазмы, климатических именений, молекулярных систем и т. д.

3. SuperMUC (Германия)

$ 111 млн
SuperMUC в настоящее время является 14-м по скорости суперкомпьютером в мире. В 2013 году он был 10-м, но развитие технологий не стоит на месте. Тем не менее, он в данный момент является вторым по скорости суперкомпьютером в Германии. SuperMUC находится в ведении Лейбницкого суперкомпьютерного центра при Баварской академии наук рядом с Мюнхеном.

Система была создана IBM, работает на оболочке Linux, содержит более 19000 процессоров Intel и Westmere-EX, а также имеет пиковую производительность чуть более 3 петафлопсов. SuperMUC используется европейскими исследователями в областях медицины, астрофизики, квантовой хромодинамики, вычислительной гидродинамики, вычислительной химии, анализа генома и моделирования землетрясений.

4. Trinity (США)

$ 174 млн
Можно было бы ожидать, что подобный суперкомпьютер (учитывая то, для чего он строится) должен быть безумно дорогим, но благодаря развитию технологий стало возможным удешевление цены Trinity. Правительство США собирается использовать Trinity для того, чтобы поддерживать эффективность и безопасность ядерного арсенала Америки.

Trinity, который строится в настоящее время, станет совместным проектом Сандийской национальной лаборатории и Лос-Аламосской национальной лаборатории в рамках программы Прогнозного моделирования и вычислительной обработки данных Национальной администрации по ядерной безопасности.

5. Sequoia BlueGene/Q (США)

$ 250 млн
Суперкомпьютер Sequoia класса BlueGene/Q был разработан IBM для Национальной администрации по ядерной безопасности, в рамках программы Прогнозного моделирования и вычислительной обработки данных. Он был запущен в эксплуатацию в июне 2012 года в Ливерморской национальной лаборатории и стал на тот момент самым быстрым суперкомпьютером в мире. Сейчас он занимает третье место в мире по скорости (теоретический пик производительности Sequoia — 20 петафлопсов или 20 триллионов вычислений в секунду).

Стабильно компьютер работает при 10 петафлопсах. Используется Sequoia для поддержки различных научных приложений, изучения астрономии, энергетики, человеческого генома, изменения климата и разработки ядерного оружия.

6. ASC Purple и BlueGene / L (США)

$ 290 млн
Эти два суперкомпьютера работали вместе. Они были построены IBM и установлены в 2005 году в Ливерморской национальной лаборатории. Из эксплуатации они были выведены в 2010 году. На момент создания ASC Purple занимал 66-е место по скорости в списке топ-500 суперкомпьютеров, а BlueGene / L был предыдущим поколением модели BlueGene / Q.

ASCI Purple был построен для пятого этапа программы Прогнозного моделирования и вычислительной обработки данных Министерства энергетики США, а также Национальной администрации по ядерной безопасности. Его целью являлась симуляция и замена реальных испытаний оружия массового уничтожения. BlueGene/L использовали для прогнозирования глобального изменения климата.

7. Sierra и Summit (США)

$ 325 млн
Nvidia и IBM скоро помогут Америке вернуть лидирующие позиции в области сверхскоростных суперкомпьютерных технологий, научных исследований, а также экономической и национальной безопасности. Оба компьютера будут закончены в 2017 году.

В настоящее время самым быстрым суперкомпьютером в мире является китайский Tianhe-2, который способен достигнуть мощности в 55 петафлопсов, что в два раза больше, чем устройство, находящееся на втором месте в списке. Sierra будет выдавать более чем 100 петафлопсов, в то время как Summit сможет развить 300 петафлопсов.

Sierra, которая будет установлена в Ливерморской национальной лаборатории, будет обеспечивать безопасность и эффективность ядерной программы страны. Summit заменит устаревший суперкомпьютер Titan в национальной лаборатории Oak Ridge и будет предназначаться для тестирования и поддержки научных приложений по всему миру.

8. Tianhe-2 (Китай)

$ 390 млн
Китайский Tianhe-2 (что переводится как «Млечный путь-2») является самым быстрым суперкомпьютером в мире. Компьютер, разработанный командой из 1300 ученых и инженеров, находится в Национальном суперкомпьютерном центре в Гуанчжоу. Он был построен китайским Оборонным научно-техническим университетом Народно-освободительной армии Китая. Tianhe-2 способен выполнять 33 860 триллионов вычислений в секунду. К примеру, один час расчетов суперкомпьютера эквивалентен 1000 годам работы 1,3 миллиарда человек. Используется машина для моделирования и анализа правительственных систем безопасности.

9. Earth Simulator (Япония)

$ 500 млн
«Симулятор Земли» был разработан японским правительством еще в 1997 году. Стоимость проекта составляет 60 млрд иен или примерно $ 500 млн. Earth Simulator был завершен в 2002 году для агентства аэрокосмических исследований Японии, Японского научно-исследовательского института по атомной энергии и Японского центра морских и наземных исследований и технологий.

ES был самым быстрым суперкомпьютером в мире с 2002 по 2004 годы, а служит он и поныне для работы с глобальными климатическими моделями, для оценки последствий глобального потепления и оценки проблем геофизики коры Земли.

10. Fujitsu K (Япония)

$ 1,2 млрд
Самый дорогой в мире суперкомпьютер всего лишь четвертый по скорости в мире (11 петафлопсов). В 2011 году он был самым быстрым суперкомпьютером в мире. Fujitsu K, расположенный в Институте передовых вычислительных технологий RIKEN, примерно в 60 раз быстрее, чем Earth Simulator. На его обслуживание уходит порядка $ 10 млн в год, а использует суперкомпьютер 9,89 МВт (сколько электроэнергии используют 10 000 загородных домов или один миллион персональных компьютеров).

Стоит отметить, что современные учёные шагнули так далеко, что уже появились 10 современных технологий, которые способны превратить человека в киборга .

Самый мощный компьютер на сегодняшний день

Игровые компьютеры для многих уже норма, поскольку они становятся более доступными: производители комплектующих предлагают на рынке варианты на любой кошелек.

Но по-прежнему обычным пользователям суперкомпьютеры не нужны из-за избытка производительности, дороговизны, специфики применения. Такие устройства необходимы для аэродинамики, геофизики, метеорологии, физики высоких энергий, обороны страны и подобных целей.

Самый мощный компьютер в мире 2020 года находится в Японии. Назвали его «Фугаку». Так еще в различных изданиях и книгах называют гору Фудзи, в честь которой и назвали производительный аппарат. Установлен суперкомпьютер в вычислительном центре Института физико-химических исследований (RIKEN) в городе Кобе.

В июне составили рейтинг «Топ500», по которому стало ясно, что «Фугаку» опережает конкурентов в несколько раз. Самый крутой компьютер отличается такими характеристиками:

• производительность — 442 010 петафлопсов (пиковый показатель составил 537 212 петафлопса);
• процессор — Fujitsu A64FX;
• мощность — 28,3 МВт;
• операционная система — Linux (RHEL).

«Фугаку» — самый дорогой суперкомпьютер, поскольку в него установлено 158 976 процессоров A64FX. Стоимость его не указана, но известна предположительная сумма, выделенная на разработку. Было потрачено около $1 млрд.

На бенчмарке HPC-AI в июне 2020 года японский мощный компьютер показал результат в 1,4 экзафлопс. Уже в ноябре показатель увеличился до 2-х экзафлопсов. Это позволило «Фугаку» получить звание первого в мире суперкомпьютера, который достиг производительности свыше одного экзафлопса на любом типе оборудования.

Микропроцессоры Fujitsu A64FX основаны на архитектуре ARM-версии 8,2А. Количество ядер для Arm A64FX увеличили до 7 630 848, что значительно повысило производительность. Это подтвердилось на бенчмарке High-Performance Conjugate Gradient: был установлен новый мировой рекорд по производительности (442 010 петафлопсов).

Разработка «Фугаку» началась еще в 2014 году. Главная задача инженеров — построить мощный ПК, который в 100 раз превзойдет предшественника «K computer». Теперь смело можно утверждать, что у японских техников это получилось.

Самый мощный компьютер в 2020 году: YouTube/stupidmadworld

Самый мощный ПК обладает легковесной многоядерной ОС IHK/McKernel, состоящей из ядра Linux и облегченного ядра McKernel. Первая составляющая операционной системы необходима для всех POSIX-совместимых сервисов, а другая — для выполнения высокопроизводительной симуляции.

Вот интересные факты о «Фугаку»:

1. Системный блок выше среднестатистического японца и выглядит не как привычный персональный компьютер. Блоки, в которых хранятся производительные компоненты, имеют специальные дверцы, связаны между собой и заполняют большое помещение.
2. Это первый в истории суперкомпьютер, который занял первое место в бенчмарках «Топ500», Graph500, HPL-AI и HPCG. Также он стал первым в истории, который попал на первое место «Топ500» с процессорами Arm.
3. Суперкомпьютер способен выполнять более 415 квадриллионов операций за одну секунду.

Sunway TaihuLight

Китайская СуперЭВМ удерживала лидирующую позицию в рейтинге TOP500 с 2016 до 2018 года. В соответствии с тестами LINPACK ее считали самым производительным суперкомпьютером, минимум в полтора раза превосходящим ближайшего конкурента и втрое опережающим самую производительную американскую модель Titan. Разработка и строительство вычислительной системы обошлось в 1,8 млрд. юаней или 270 млн долларов. Инвесторами проекта были правительство Китая, администрация китайской провинции Цзянсу и города Уси.

Суперкомпьютер потребляет 15,3 МВт электроэнергии и занимает площадь 605 кв.м. Расположен он на территории города Уси, в национальном суперкомпьютерном центре. Название модели дали в честь расположенного рядом озера Тайху, третьего по величине пресноводного водоема Китая.

Наличие в конструкции ЭВМ 41 тысячи процессоров SW26010 и 10,6 миллиона ядер позволяет ей проводить расчеты со скоростью 93 Пфлопс. Максимальная производительность – 125 Пфлопс. Переход на чипы китайского производства потребовал от разработчиков создания полностью новой системы. До этого предполагалось в 2 раза повысить производительность другой китайской СуперЭВМ Тяньхэ-2, но эти намерения пришлось изменить из-за проблем с поставками процессоров Intel из США.

Модель Sunway TaihuLight применяется для выполнения сложных вычислений в области медицины, горнодобывающей промышленности и производстве. С помощью вычислительной машины прогнозируют погоду, исследуют новые лекарства и анализируют «большие данные» – массивы информации, обработать которые не получится даже у самого мощного серийного компьютера.

Самый производительный суперкомпьютер в России

Сбербанк совместно с SberCloud 8 ноября 2019 года представил самый мощный суперкомпьютер в России – Christofari. Он получил название в честь первого клиента Сберкассы Николая Кристофари.

В разработке компьютера принимала участие американская компания NVIDIA. Ожидается что его можности будут использоваться для создания сервисов и процессов связанных с искусственным интеллектом.

Производительность суперкомпьютера заявлена на уровне 6,7 петафлопс. Предположительная стоимость разработки составила $12-$15 млн.

Если рассматривать технический прогресс в разрезе его влияния на человека, общество в целом и окружающую среду, очевидно, что он имеет глобальные недостатки. Сегодня нам доступно великое множество компьютеров, различных приборов и роботов. Но высшей целью является найти достойное применение великим изобретениям человечества и направить их использование во благо нашего общего будущего, не превращая их в бессмысленные игрушки.

ТОП-10

10. DAMMAM-7 CRAY CS-Storm

Замыкает первую десятку новая компьютерная система от Saudi Aramco, крупнейшей в мире компании, которая занимается добычей нефти, с капитализацией в $2,458 трлн. 80% доходов в бюджет Саудовской Аравии поступает именно от деятельности этой компании, поэтому неудивительно, что она располагает такими огромными вычислительными ресурсами.

В системе HPE Cray CS-Storm используются процессоры Intel Gold Xeon и графические чипы Nvidia Tesla V100. Производительность достигает 22,4 петафлопс в бенчмарке HPL. Теоретическая пиковая производительность (такие величины измеряет популярнейший проект Top500) — 55,4 Петафлопс в секунду. Количество ядер процессора — 672 520.

9. FRONTERA Dell C6420

Frontera используется с 2019 года в вычислительном центре Университета Техаса. Ранее занимала 8-ю строчку, но в последней редакции Top500 понизилась на 1 позицию. Благодаря 448 448 ядрам процессора Intel Platinum Xeon этот один из самых крутых компьютеров в мире достигает 23,5 пфлопс на бенчмарке HPL. Теоретический потенциал — 38,7 PFlop/s.

Суперкомпьютер Frontera служит для проведения исследований в различных областях науки, включая те, что связаны с квантовой механикой, выпуском лекарств, ликвидацией вирусов и физикой чёрных дыр.

8. HPC5 Dell

Суперкомпьютер Dell PowerEdge HPC5 принадлежит крупнейшей итальянской нефтегазовой компании Eni S.p.A (капитализация по состоянию на 2019 год — 50 млрд евро) и расположен в центре обработки данных Eni. HPC5 — одна из самых мощных и устойчивых компьютерных систем в мире, используется в основном для исследования новых источников энергии.

Обладая производительностью в 35,45 петафлопс (в теории — 51,7), эта система — мощнейшая в нашем рейтинге самых мощных суперкомпьютеров мира в 2022 году, которые используются в коммерческих целях на объекте заказчика. Работает на процессорах Intel Xeon Gold (в общей сумме 669 760 ядер) и графических ядрах NVIDIA Tesla V100.

7. JUWELS BOOSTER MODULE BullSequana XH2000

Компьютер JUWELS, созданный компанией Atos, является новейшим представителем в списке. BullSequana недавно был установлен в Юлихском исследовательском центре (Германия, основан 11 декабря 1956) и является самой мощной системой в Европе с производительностью в 44,1 петафлопс HPL (в потенциале — 70,9!).

Основанная на модульной системной архитектуре, JUWELS работает на процессорах AMD и графических чипах NVIDIA A100 (на таких же, как Selene, которая располагается на 5-й строчке рейтинга). Суперкомпьютер имеет 449 280 ядер и показатель HPL 44,1 PFLOP/s, что делает его самым быстрым в Европе. Является частью модульной системы, второй модуль JUWELS на базе Xeon размещён отдельно, в Top500 он располагается на позиции №44. Модули интегрируются с помощью пакета программного обеспечения ParTec Modulo Cluster.

6. TIANHE-2A TH-IVB-FEP

Со скоростью в 61,4 петафлопс модель Tianhe-2A (она же MilkyWay-2A) размещается на шестой позиции. Разработана Оборонным научно-техническим университетом Китая НОАК (NUDT) и установлена в Национальном суперкомпьютерном центре в Гуанчжоу. Теоретическая суммарная производительность равна примерно 100,6 Пфлопс.

Тяньхэ-2A работает на процессорах Intel Xeon (4 981 760 ядер) и ускорителях NUDT Matrix-2000 DSP. Используется для моделирования, систем анализа и приложений государственной безопасности. Занимал 1-е место в мире с июня 2013 года по ноябрь 2015 года.

5. SELENE Nvidia

Этот один из самых мощных суперкомпьютеров в мире по состоянию на 2022 год используется компанией NVIDIA Corp, известной производством видеокарт для персональных компьютеров в разных ценовых категориях. Общая капитализация компании составляет $251,31 млрд. В рамках последних тестирований Selene достигла мощности в 63,4 петафлопс на бенчмарке HPL, что позволило ей практически удвоить свой предыдущий результат (предыдущий показатель — 27,6 петафлопс).

NVIDIA представила свой суперкомпьютер Selene с искусственным интеллектом в июне 2020 года, построив и запустив его менее чем за месяц. Основные сферы применения включают разработку и тестирование различных систем, внутренние разработки искусственного интеллекта и микросхем.

Selene работает на чипах Nvidia DGX A100 SuperPOD и на базе процессоров AMD EPYC с новыми графическими процессорами. Общее количество ядер — 555 520.

4. SUNWAY TAIHULIGHT Sunway MPP

Sunway TaihuLight построен Национальным исследовательским центром параллельной вычислительной техники и технологий Китая и установлен в Национальном суперкомпьютерном центре Уси. Ранее в официальном рейтинге Top500 занимал 1-е место в течение двух лет (2016–2017). Однако с тех пор его позиции несколько пошатнулись.

Производительность суперкомпьютера достигает 93 петафлопс в тесте HPL. Работает на процессорах Sunway SW26010 с 10 649 600 ядрами. Теоретическая производительность китайского суперкомпьютера составляет 125,4 петафлопс.

3. SIERRA IBM Power Systems S922LC

Тройку самых мощных компьютеров 2022 года открывает Sierra. Данная модель суперкомпьютера принадлежит Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) (Калифорния), которая отвечает за надёжность и безопасность ядерного оружия Соединённых Штатов Америки. Также в этой лаборатории расположен Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций.

Суперкомпьютер Сьерра обладает производительностью в 94,6 петафлопс, 4320 узлами, 1,572,480 ядрами, двумя процессорами Power9 и четырьмя графическими процессорами NVIDIA Tesla V100. Его архитектура подобна архитектуре суперкомпьютера из позиции №2 (Summit).

Sierra также заняла 15-е место в списке самых энергоэффективных суперкомпьютеров в мире по версии Green500.

2. SUMMIT IBM Power Systems AC92

Второй самый мощный компьютер в мире по характеристикам производительности в 2022-м году — это модель Summit, которая базируется в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL), штат Теннесси. Лаборатория ведёт исследования в области нейтронной физики, материаловедения и энергетики.

Является самой быстрой системой из всех представленных в США. Запущенная в 2018 году, модель IBM Power Systems AC922 имеет производительность 148,8 петафлопс, обладает 4356 узлами. Основные процессоры — Power9 (2 414 592 ядра) + шесть графических чипов NVIDIA Tesla V100.

Две команды, работающие над созданием Summit, получили престижную премию Гордона Белла за выдающееся достижение в области высокопроизводительных вычислений, которую обычно называют «Нобелевской премией по суперкомпьютерам».

1. SUPERCOMPUTER FUGAKU

Итак, самый топовый компьютер в мире — это Fugaku. Его максимальная производительность составляет 442 PFLOPS (потенциальный пик — 537), что на 26 PFLOPS больше, чем в июне 2020 года, и в три раза быстрее, чем у системы Summit. Такого результата удалось достичь благодаря увеличению количества ядер до 7630848 (процессоры Arm A64FX) Компьютер построен компанией Fujitsu и находится в Центре вычислительных наук RIKEN в Кобе, Япония.

Директор Центра RIKEN Сатоши Мацуока заявил, что это достижение покорилось им благодаря тому, что они «наконец-то смогли использовать всю машину по максимуму, а не только её значительную часть». В то же время Мацуока добавил: «Я не думаю, что мы способны ещё что-то улучшить в ней».

Fugaku лидирует во всех известных на сегодняшний день бенчмарках: Top500, HPL-AI, HPCG, Graph500. В сумме мощность Фугаку превышает мощность 4 вместе взятых суперкомпьютеров, расположенных ниже в рейтинге. В эксплуатацию введён в 2021 году.

Рейтинг будет обновляться по мере появления новых самых мощных и лучших компьютеров в мире. Добавьте наш сайт в закладки, чтобы не пропустить ничего интересного.