Суперсемейка или 5 самых мощных суперкомпьютеров мира
Сегодня, 14 февраля, отмечается не только день Святого Валентина, но и день компьютерщика. В честь праздника мы подготовили для вас материал, в котором расскажем о мировых суперкомпьютерах, почему «профдень» айтишников совпал с днём влюблённых и других интересных фактах.
Сегодня почти никого не удивишь наличием техники — в каждом доме можно встретить ноутбук или персональный компьютер. Многие покупают лучшие видеокарты, передовые процессоры, девайсы с неоновой подсветкой и считают, что у них дома стоит самый мощный компьютер в мире. Но таким ПК ещё далеко до суперкомпьютеров — монстров титанических вычислений (на них все точно пойдёт на максималках ). Но давайте начнём наш рассказ с первого компьютера.
Рейтинг TOP500 самых мощных компьютеров мира
В 90-х гг. XX века возникла идея о создании списка самых продуктивных электронно-вычислительных машин. Впервые он появился в 1993 г. и включал в себя 500 суперкомпьютеров со всего мира. С этого времени данный рейтинг составляется и публикуется дважды в год. Для подсчета мощности того или иного компьютера была введена такая величина, как флопс, которая показывает, сколько вычислительных операций способна проводить та или иная машина в одну секунду.
Создатели рейтинга отмечают тот факт, что за последние 15 лет производительность ЭВМ увеличилась в тысячу раз. Если в начале 2000-х самый мощный в мире компьютер обладал вычислительной мощностью в 4 терафлопса (четыре миллиарда вычислительных операций в секунду), то сейчас он даже не входит в TOP-500.
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 .
Summit
Суперкомпьютер Summit, созданный американской компанией IBM для Национальной лаборатории в Окридже. Технику ввели в эксплуатацию летом 2018 года, заменив модель Titan, которая считалась самой производительной американской СуперЭВМ. Разработка лучшего современного суперкомпьютера обошлась американскому правительству в 200 млн долларов.
Устройство потребляет около 15 МВт электроэнергии – столько, сколько вырабатывает небольшая ГЭС. Для охлаждения вычислительной системы используется 15,1 кубометра циркулирующей по трубкам воды. Сервера IBM расположены на площади около 930 кв.м – территория, которую занимают 2 баскетбольные площадки. Для работы суперкомпьютера используется 220 км электрокабелей.
Производительность компьютера обеспечивается 9216 процессорами модели IBM POWER9 и 27648 графическими чипами Tesla V100 от Nvidia. Система получила целых 512 Гбайт оперативной и 250 Пбайт постоянной памяти (интерфейс 2,5 Тбайт/с). Максимальная скорость вычислений – 200 Пфлопс, а номинальная производительность – 143,5 Пфлопс.
По словам американских ученых, запуск в работу модели Summit позволил повысить вычислительные мощности в сфере энергетики, экономическую конкурентоспособность и национальную безопасность страны. Среди задач, которые будут решаться с помощью суперкомпьютера, отмечают поиск связи между раковыми заболеваниями и генами живого организма, исследование причин появления зависимости от наркотиков и климатическое моделирование для составления точных прогнозов погоды.
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»:
- 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.
- 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.
- Суперкомпьютер способен выполнять более 415 квадриллионов операций за одну секунду.
Видеокарта — nVidia GeForce RTX2080 Ti
Пожалуй, самая мощная видеокарта на рынке комплектующих для ПК, ее стоимость начинается от 100 000 рублей. Это новое поколение видеокарт от компании nVidia, имеющие поддержку искусственного интеллекта и технологии трассировки лучей. Ёмкость устройства составляет 12 гигабайт.
Поддержка VR-игр позволит насладиться виртуальным миром на максимальных разрешениях. Потенциал видеокарты полностью не раскрыт, нет еще игр, которые бы загрузили процессор на полную мощность.
Тактовая частота GeForce RTX2080 Ti составляет 1635 МГц, что в несколько раз превосходит показатели предыдущего поколения GeForce GTX 1080 Ti. Охлаждение осуществляется с помощью 2-х кулеров. Для подключения дополнительной видеокарты данная модель оснащена специальным соединяющим мостом GeForce RTX NVLink.
Titan
До появления китайского конкурента, этот мощный компьютер занимал лидирующую позицию. Он появился на свет благодаря совместной работе компаний Cray и Nvidia. В каждом из 18 тыс. 688 узлов суперкомпьютера находится шестнадцатиядерный процессор AMD Opteron и графическая плата Nvidia Tesla K20X.
Титан нашел свое применение в Национальной лаборатории Оук-Ридж, расположенной в штате Tennessee. Он занят в проектировании экономичных двигателей, в изучении биотоплива, в расчетах последствий перемены климата.
Суперкомпьютеры будущего
В последнем рейтинге за ноябрь 2018 года первые места занимают суперкомпьютеры США, Китая, Японии и Швейцарии. На данный момент Германия занята разработкой лучшего суперкомпьютера будущего. Сейчас самый мощный немецкий суперкомпьютер – Juwels занимает только 23 место в рейтинге. Чтобы новый немецкий суперкомпьютер попало в десятку рейтинга, он должно производить скорость вычисления не менее 14 петафлопс.
Следующая цель мировых ученых – сверхмощные суперкомпьютеры с производительностью в экзафлопсах. Сейчас это только гипотетические суперустройства, так как один экзафлопс равен производительности в тысячу петафлопс. Построение таких вычислительных машин супер класса станет прорывом в компьютерной инженерии. Над разработкой экзафлопсных систем работают лучшие умы современности еще с 2012 года. Вероятней всего создание суперкомпьютера класса exaFLOPS придется не ранее чем на 2020 год.
