Supercomputadores
Como supercomputadores (incluindo computadores de alto desempenho ou supercomputadores chamados) são especialmente rápidos para o seu tempo chamado de computador . É irrelevante o tipo de construção em que o computador se baseia, desde que seja um computador de uso universal. Uma característica típica de um supercomputador moderno é seu número particularmente grande de processadores que podem acessar dispositivos periféricos compartilhados e uma memória principal parcialmente compartilhada . Supercomputadores são freqüentemente usados para simulações de computador no campo da computação de alto desempenho .
Os supercomputadores desempenham um papel essencial na computação científica e são usados em várias disciplinas, como simulações no campo da mecânica quântica , previsões do tempo , climatologia , descoberta de depósitos de petróleo e gás, dinâmica molecular, macromoléculas biológicas, cosmologia , astrofísica , pesquisa de fusão , pesquisa em testes de armas nucleares para criptanálise .
Na Alemanha, os supercomputadores podem ser encontrados predominantemente em universidades e instituições de pesquisa, como os Institutos Max Planck . Por causa de seus possíveis usos, eles estão sujeitos às leis alemãs de controle de exportação de armas .
História e estrutura
Na história do desenvolvimento de computadores, os supercomputadores se separaram dos computadores e mainframes científicos na década de 1960 . Enquanto os mainframes foram otimizados para alta confiabilidade, os supercomputadores foram otimizados para alto poder de computação. O primeiro supercomputador Cray-1 oficialmente instalado gerenciava 130 MegaFLOPS em 1976 .
Originalmente, o excelente poder de computação foi alcançado fazendo uso máximo da tecnologia disponível, escolhendo construções que eram muito caras para a produção em série maior (por exemplo, refrigeração líquida, componentes e materiais exóticos, design compacto para caminhos de sinal curtos); o número de processadores era um pouco maior pequena quantidade. Já há algum tempo, os chamados clusters têm se estabelecido nos quais um grande número de computadores individuais (na maioria baratos) são conectados em rede para formar um grande computador. Em comparação com um computador vetorial , os nós em um cluster têm seus próprios periféricos e apenas sua própria memória principal local . Os clusters usam componentes padrão, e é por isso que inicialmente oferecem vantagens de custo em relação aos computadores vetoriais. No entanto, eles exigem muito mais esforço de programação. Deve-se considerar se os programas usados são adequados para distribuição em vários processadores.
Os computadores modernos de alto desempenho são principalmente computadores paralelos . Eles consistem em um grande número de computadores em rede uns com os outros. Além disso, todo computador geralmente possui vários processadores principais (CPUs). Os mesmos programas não podem ser executados sem modificações em um supercomputador como em um computador comum, mas sim programas especialmente coordenados que mantêm os processadores individuais trabalhando em paralelo. Supercomputadores (como todos os computadores disponíveis comercialmente no segmento de preço mais baixo hoje) são computadores vetoriais. As arquiteturas padrão da área de computadores pessoais e servidores , como x86-64 da Intel (Xeon) e AMD (Epyc), são agora dominantes . Eles diferem apenas ligeiramente do hardware de computador pessoal comum. Mas ainda há hardware especial, como IBM BlueGene / Q e Sparc64.
Em supercomputadores, as conexões entre computadores individuais são implementadas usando redes especiais de alto desempenho; o InfiniBand , entre outras coisas, é generalizado . Os computadores geralmente são equipados com placas aceleradoras, como placas gráficas ou Intel Xeon Phi . As placas gráficas são adequadas para uso em computação de alto desempenho porque representam unidades aritméticas vetoriais excelentes e resolvem problemas de álgebra linear com eficiência. A tecnologia associada é chamada de General Purpose Computation on Graphics Processing Unit (GPGPU).
Para clusters, os computadores individuais são geralmente nós ( nós em inglês ) chamados e configurados centralmente pelas ferramentas de gerenciamento de cluster e monitorados.
Sistema operacional e programação
Enquanto várias variantes do Unix ainda eram comuns em supercomputadores na década de 1990, o Software Livre Linux se estabeleceu como o sistema operacional na década de 2000 . A lista TOP500 dos sistemas de computador mais rápidos (em junho de 2012) lista um total de 462 sistemas operados exclusivamente no Linux e 11 sistemas parcialmente (CNK / SLES 9) operados no Linux. Isso significa que 92,4% dos sistemas rodam completamente no Linux. Quase todos os outros sistemas são operados em Unix ou sistemas semelhantes ao Unix. O maior concorrente na área de desktop, o Windows , dificilmente desempenha um papel na área de computadores de alto desempenho (0,4%).
As linguagens de programação usadas para programas de programação são principalmente Fortran e C ou C ++ . Para gerar o código o mais rápido possível, geralmente são usados compiladores de fabricantes de supercomputadores (como CRAY ou Intel). Os programas de computação de alto desempenho (HPC) são normalmente divididos em duas categorias:
- Paralelização de memória compartilhada , geralmente localmente em um único nó. Interfaces como OpenMP ou TBB são comuns para esse propósito . Um único processo de sistema operacional geralmente usa todos os núcleos de CPU ou CPUs disponíveis.
- Paralelização de memória distribuída: um processo do sistema operacional é executado em um núcleo e precisa trocar mensagens com outros processos para a solução conjunta de problemas ( passagem de mensagens ). Isso vai dentro do nó ou através de seus limites. A Message Passing Interface é o padrão padrão para a programação deste tipo de programa.
Na prática, costuma-se encontrar uma combinação de ambas as técnicas de paralelização, que costuma ser chamada de paralelização híbrida . É popular porque os programas geralmente não escalam bem o suficiente para usar todos os núcleos de um supercomputador com pura passagem de mensagens .
Se os supercomputadores estiverem equipados com placas aceleradoras (placas gráficas ou placas aritméticas), a programação é dividida novamente na do computador host e na placa aceleradora. OpenCL e CUDA são duas interfaces que permitem a programação de tais componentes.
Como regra, os computadores de alto desempenho não são usados por um único usuário ou programa. Em vez disso, planejadores de tarefas , como o Utilitário Simple Linux para Gerenciamento de Recursos (SLURM) ou LoadLeveler da IBM, são usados para permitir que um grande número de usuários usem partes do supercomputador por um curto período de tempo. A alocação ocorre exclusivamente no nível de alocação de nó ou alocação de processador. O tempo de processador usado é medido em unidades como horas de CPU ou horas de nó e cobrado, se necessário.
Uso pretendido
Os custos de produção de um supercomputador do TOP10 estão atualmente na casa dos dois dígitos, muitas vezes já em um montante de milhões de euros de três dígitos.
Os supercomputadores de hoje são usados principalmente para fins de simulação . Quanto mais realista se torna uma simulação de relacionamentos complexos, mais poder de computação geralmente é necessário. Uma vantagem dos supercomputadores é que eles podem levar mais e mais interdependências em consideração, graças ao seu poder de computação extremamente rápido e, portanto, grande . Isso permite a inclusão de condições secundárias ou de contorno de maior alcance, muitas vezes imperceptíveis, para a simulação real e, portanto, garante um resultado geral cada vez mais significativo.
As principais áreas atuais de aplicação dos supercomputadores oferecidos incluem biologia , química , geologia , aviação e aeroespacial , médica , meteorológica , pesquisa climática , militar e física .
No campo militar, os supercomputadores têm, e. B. permite o desenvolvimento de novas bombas atômicas por meio de simulação, sem dar suporte a dados por meio de mais testes de bombas atômicas subterrâneas. As áreas caracterizam-se pelo fato de serem sistemas ou subsistemas muito complexos e em grande medida interligados. Mudanças em um subsistema geralmente têm efeitos mais ou menos fortes nos sistemas vizinhos ou conectados. O uso de supercomputadores torna cada vez mais fácil levar em consideração muitas dessas consequências ou até mesmo prevê-las, o que significa que as contramedidas podem ser tomadas com bastante antecedência. Isso se aplica, por exemplo B. nas simulações de mudanças climáticas , nas previsões de terremotos ou erupções vulcânicas , bem como na medicina com a simulação de novas substâncias ativas no organismo . Tais simulações são logicamente, completamente independentes do poder de computação, apenas tão precisas quanto os parâmetros ou modelos programados permitem para o cálculo. As enormes somas de investimento no aumento constante de FLOPS e assim o desenvolvimento de supercomputadores cada vez mais rápidos se justificam principalmente com os benefícios e a possível “vantagem do conhecimento” para a humanidade, menos com os aspectos de progresso técnico geral.
Situação na Alemanha
A computação científica de alto desempenho é organizada na Alemanha pelo Gauss Center for Supercomputing (GCS), que é membro da European Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE). A maioria dos 16 estados federais alemães mantém associações estaduais de alto computador para organizar o uso de seus computadores de alto desempenho. No mundo científico, uma cota de horas de CPU geralmente é anunciada e distribuída entre os candidatos.
Supercomputadores selecionados
Supercomputadores atuais
Os supercomputadores mais rápidos de acordo com o desempenho agora são listados a cada seis meses na lista TOP500 . O benchmark LINPACK serve como base para avaliação. Os supercomputadores mais rápidos de acordo com a eficiência energética ou MFLOPS / W estão na lista Green500 desde novembro de 2007. A Lenovo instalou a maior parte (117) dos 500 computadores mais poderosos do mundo em 2018 .
Esta lista Green500 de novembro de 2014 mostra eficiências médias por país de 1895 MFLOPS / W (Itália) até 168 MFLOPS / W (Malásia).
Supercomputadores atuais selecionados (em todo o mundo)
Em junho de 2017 (2016?). No entanto, Piz Daint, da Suíça, acrescentou.
Sobrenome | Localização | Tera FLOPS | configuração | Requisitos de energia | propósito |
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Fugaku | RIKEN Center for Computational Science , Kobe , ( Japão ) | 415.530,00 | 152,064 A64FX (48 núcleos, 2,2 GHz), 4,64 PB RAM | 15.000 kW | Aplicações científicas |
Cume | Laboratório Nacional de Oak Ridge ( Tennessee , EUA ) | 122.300,00 atualizado para 148.600,00 | 9.216 CPUs POWER9 (22 núcleos, 3,1 GHz), 27.648 GPUs Nvidia Tesla V100 | 10,096 kW | Cálculos físicos |
Sunway TaihuLight | Centro Nacional de Supercomputação, Wuxi , Jiangsu | 93.014,60 | 40.960 Sunway SW26010 (260 núcleos, 1,45 GHz), 1,31 PB RAM, 40 racks de servidor com 4 × 256 nós cada, um total de 10.649.600 núcleos | 15.370 kW | Aplicações científicas e comerciais |
Serra | Laboratório Nacional Lawrence Livermore ( Califórnia , EUA) | 71.600,00 | IBM Power9 (22 núcleos, 3,1 GHz) 1,5 PB RAM | 7.438 kW | cálculos físicos (por exemplo, simulação de testes de armas nucleares) |
Tianhe-2 | Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa, Changsha , China, localização final: National Supercomputer Center ( Guangzhou , República Popular da China ) |
33.862,70 atualizado para 61.400,00 | 32000 Intel Xeon E5-2692 CPUs (Ivy Bridge, 12 núcleos, 2.2 GHz) + 48.000 Intel Xeon Phi 31S1P co-processadores (57 núcleos, 1.1 GHz), 1,4 PB RAM | 17.808 kW | Cálculos químicos e físicos (por exemplo, estudos de petróleo e desenvolvimento de aeronaves) |
Falcão | Centro de computação de alto desempenho em Stuttgart ( Alemanha ) | 26.000,00 | 11.264 AMD EPYC 7742 (64 núcleos, 2,25 GHz), 1,44 PB RAM | 3.500 kW | Aplicações científicas e comerciais |
Piz Daint | Swiss National Supercomputing Center (CSCS) ( Suíça ) | 21.230,00 | Cray XC50, Xeon E5-2690v3 12C 2,6 GHz, interconexão Aries, NVIDIA Tesla P100, Cray Inc. (361.760 núcleos) | 2.384 kW | aplicações científicas e comerciais |
titânio | Laboratório Nacional de Oak Ridge ( Tennessee , EUA ) | 17.590,00 | Cray XK7, 18.688 CPUs AMD Opteron 6274 (16 núcleos, 2,20 GHz) + 18.688 Nvidia Tesla K20 GPGPUs, 693,5 TB de RAM | 8.209 kW | Cálculos físicos |
Sequóia | Laboratório Nacional Lawrence Livermore ( Califórnia , EUA ) | 17.173,20 | IBM BlueGene / Q, 98.304 processadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz), 1,6 PB de RAM | 7.890 kW | Simulação de testes de armas nucleares |
Computador K | Instituto Avançado de Ciência da Computação ( Japão ) | 10.510,00 | 88.128 processadores SPARC64 -VIII de 8 núcleos (2,00 GHz), 1.377 TB de RAM | 12.660 kW | Cálculos químicos e físicos |
Mira | Laboratório Nacional de Argonne ( Illinois , EUA ) | 8.586,6 | IBM BlueGene / Q, 49.152 processadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz) | 3.945 kW | Desenvolvimento de novas fontes de energia, tecnologias e materiais, bioinformática |
JUQUEEN | Centro de Pesquisa Jülich ( Alemanha ) | 5.008,9 | IBM BlueGene / Q, 28.672 processadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz), 448 TB de RAM | 2.301 kW | Ciência dos materiais, química teórica, física de partículas elementares, meio ambiente, astrofísica |
Fase 1 - Cray XC30 | Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo ( Reading , Inglaterra ) | 3.593,00 | 7.010 Intel E5-2697v2 "Ivy Bridge" (12 núcleos, 2,7 GHz) | ||
SuperMUC IBM | Leibniz Computing Center (LRZ) ( Garching perto de Munique , Alemanha ) | 2.897,00 | 18.432 CPUs Xeon E5-2680 (8 núcleos, 2,7 GHz) + 820 CPUs Xeon E7-4870 (10 núcleos, 2,4 GHz), 340 TB de RAM | 3.423 kW | Cosmologia sobre a formação do universo, previsão de sismologia / terremoto e muito mais. |
Debandada | Texas Advanced Computing Center ( Texas , EUA ) | 5.168,10 | CPUs Xeon E5-2680 (8 núcleos, 2,7 GHz) + CPUs Xeon E7-4870, 185 TB de RAM | 4.510 kW | Química e física, biológica (por exemplo, análise da estrutura da proteína), geológica (por exemplo, previsão de terremotos), cálculos médicos (por exemplo, crescimento do câncer) |
Tianhe-1A | Centro Nacional de Supercomputador ( Tianjin , República Popular da China ) | 2.266,00 | 14.336 CPUs Intel Xeon X5670 de 6 núcleos (2,93 GHz) + 7.168 GPGPUs Nvidia Tesla M2050 , 224 TB de RAM | 4.040 kW | Cálculos químicos e físicos (por exemplo, estudos de petróleo e desenvolvimento de aeronaves) |
Nebulosas amanhecendo | Centro Nacional de Supercomputação ( Shenzhen , República Popular da China ) | 1.271,00 | Sistema híbrido de 55.680 processadores Intel Xeon (2,66 GHz) + 64.960 Nvidia Tesla GPGPU (1,15 GHz), 224 TB de RAM | 2.580 kW | Meteorologia, finanças e outros |
IBM Roadrunner | Laboratório Nacional de Los Alamos ( Novo México , EUA ) | 1.105,00 | 6.000 processadores AMD dual-core (3,2 GHz), 13.000 processadores IBM Cell (1,8 GHz), 103 TB de RAM | 4.040 kW | Simulações físicas (por exemplo, simulações de armas nucleares) |
N. n. | Universidade de Bielefeld ( Alemanha ) | 529,70 | Nvidia Tesla M2075-GPGPUs 208x + GPUs Nvidia GTX-580-GPUs 192x + CPUs Intel Xeon 5600 dual quad-core 152x, 9.1 TB de RAM | Faculdade de Física: Simulações numéricas, cálculos físicos | |
SGI Altix | NASA ( EUA ) | 487,00 | 51.200 Xeon de 4 núcleos, 3 GHz, 274,5 TB de RAM | 3.897 kW | Exploração espacial |
BlueGene / L | Laboratório Nacional Lawrence Livermore Livermore ( EUA ) | 478,20 | 212.992 processadores PowerPC 440 700 MHz, 73.728 GB de RAM | 924 kW | Simulações físicas |
Blue Gene Watson | IBM Thomas J. Watson Research Center ( EUA ) | 91,29 | 40.960 processadores PowerPC 440, 10.240 GB de RAM | 448 kW | Departamento de pesquisa da IBM, mas também aplicativos de ciência e negócios |
ASC Roxo | Laboratório Nacional Lawrence Livermore Livermore ( EUA ) | 75,76 | 12.208 Power5 CPUs, 48.832 GB RAM | 7.500 kW | Simulações físicas (por exemplo, simulações de armas nucleares) |
MareNostrum | Universitat Politècnica de Catalunya ( Espanha ) | 63,8 | 10.240 PowerPC 970MP 2,3 GHz, 20,4 TB de RAM | 1.015 kW | Pesquisa climática e genética, farmácia |
Columbia | NASA Ames Research Center ( Silicon Valley , Califórnia , EUA ) | 51,87 | Processadores 10.160 Intel Itanium 2 (Madison core), 9 TB de RAM | Modelagem climática, simulações astrofísicas |
Supercomputadores atuais selecionados (em toda a Alemanha)
Sobrenome | Localização | Tera FLOPS (pico) | configuração | TB RAM | Requisitos de energia | propósito |
---|---|---|---|---|---|---|
Falcão | Centro de computação de alto desempenho em Stuttgart ( Alemanha ) | 26.000,00 | 11.264 AMD EPYC 7742 (64 núcleos, 2,25 GHz), 1,44 PB RAM | 1440 | 3.500 kW | Aplicações científicas e comerciais |
JÓIAS | centro de pesquisa julich | 9.891,07 | 2511 nós com 4 Intel Xeon Platinum 8168 dual cada (com 24 núcleos cada, 2,70 GHz), 64 nós com 6 Intel Xeon Gold 6148 dual cada (com 20 núcleos cada, 2,40 GHz) | 258 | 1.361 kW | |
JUQUEEN | Centro de Pesquisa Jülich ( Alemanha ) | 5.900,00 | IBM BlueGene / Q, 28.672 processadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz) | 448 | 2.301 kW | Ciência dos materiais, química teórica, física de partículas elementares, meio ambiente, astrofísica |
SuperMUC IBM | Leibniz Computing Center (LRZ) ( Garching perto de Munique , Alemanha ) | 2.897,00 | 18.432 CPUs Xeon E5-2680 (8 núcleos, 2,7 GHz), CPUs 820 Xeon E7-4870 (10 núcleos, 2,4 GHz) | 340 | 3.423 kW | Cosmologia sobre a formação do universo, sismologia e previsão de terremotos |
HLRN-III (Cray XC40) | Zuse Institute Berlin , data center regional da Baixa Saxônia | 2.685,60 | 42.624 núcleos Intel Xeon Haswell @ 2,5 GHz e IvyBridge @ 2,4 GHz | 222 | 500 - 1.000 kW | Física, química, pesquisa ambiental e marinha, engenharia |
HRSK-II | Centro de Serviços de Informação e Computação de Alto Desempenho , TU Dresden | 1.600,00 | 43.866 núcleos de CPU, CPUs Intel Haswell EP (Xeon E5 2680v3), 216 GPUs Nvidia Tesla | 130 | Aplicações científicas | |
HLRE-3 "Mistral" | Centro Alemão de Computação Climática Hamburgo | 1.400,00 | 1.550 nós com 2 CPUs Intel Haswell EP (Xeon E5-2680v3) (12 núcleos 2,5 GHz), 1.750 nós com 2 CPUs Intel Broadwell EP (Xeon E5-2695V4) (18 núcleos 2,1 GHz), 100.000 núcleos, disco rígido 54 PB Luster sistema, 21 nós de visualização (2 GPUs Nvidia Tesla K80) ou (2 Nvidia GeForce GTX 9xx) | 120 | Modelagem climática | |
Cray XC40 | Serviço meteorológico alemão (Offenbach) | 1.100,00 | Rede Cray Aries; 1.952 CPUs Intel Xeon E5-2680v3 / E5-2695v4 | 122 | 407 kW | Previsão numérica do tempo e simulações climáticas |
Computador de alto desempenho Lichtenberg | Universidade de Tecnologia de Darmstadt | 951,34 | Fase 1: 704 nós com 2 Intel Xeon (8 núcleos), 4 nós com 8 Intel Xeon (8 núcleos), 70 nós com 2 Intel Xeon.
Fase 2: 596 nós com 2 Intel Xeon (12 núcleos), 4 nós com 4 Intel Xeon (15 núcleos), 32 nós com 2 Intel Xeon. |
76 | Aplicações científicas | |
CARL e EDDY | Universidade Carl von Ossietzky de Oldenburg | 457,2 | Lenovo NeXtScale nx360M5, 12.960 núcleos (Intel Xeon E5-2650v4 12C 2.2 GHz), Infiniband FDR | 80 | 180 kW | Química teórica, pesquisa de energia eólica, física teórica, neurociência e pesquisa auditiva, pesquisa marinha, biodiversidade e ciência da computação |
Mogon | Johannes Gutenberg University Mainz | 283,90 | 33.792 Opteron 6272 | 84 | 467 kW | Ciências naturais, física, matemática, biologia, medicina |
OCuLUS | Paderborn Center for Parallel Computing , University of Paderborn | 200,00 | 614 nós dual Intel E5-2670 (9856 núcleos) e 64 GB de RAM | 45 | Engenharia, ciências naturais | |
HLRE 2 | Centro Alemão de Computação Climática Hamburgo | 144,00 | 8064 CPUs IBM Power6 Dual Core, disco de 6 petabytes | 20o | Modelagem climática | |
MPI 2 complexo | RWTH Aachen | 103,60 | 176 nós com um total de 1.408 processadores Intel Xeon 2,3 GHz 8 núcleos | 22º | Aplicações científicas | |
HPC-FF | centro de pesquisa julich | 101,00 | Processadores 2160 Intel Core i7 (Nehalem-EP) 4 núcleos, 2,93 GHz | 24 | Pesquisa de fusão europeia | |
HLRB II | LRZ Garching | 56,52 | 9.728 CPUs 1.6 GHz Intel Itanium 2 (Montecito Dual Core) | 39 | Ciências naturais, astrofísica e pesquisa de materiais | |
ClusterVision HPC | Universidade Tecnológica Bergakademie Freiburg | 22,61 | 1728 núcleos Intel Xeon X5670 (2,93 GHz) + 280 núcleos AMD Opteron 6276, (2,3 GHz) | 0,5 | Engenharia, química quântica, mecânica dos fluidos, geofísica | |
Cluster CHiC ( IBM x3455 ) | Universidade de Tecnologia de Chemnitz | 8,21 | 2152 núcleos de 1076 dual core de 64 bits AMD Opteron 2218 (2,6 GHz) | Modelagem e simulações numéricas |
Supercomputadores atuais selecionados (DACH excluindo Alemanha)
Os 3 computadores mais rápidos da Suíça e da Áustria. Dados da lista Top500 2017 entradas Pos. 3, 82, 265, 330, 346, 385. Não há nenhum de Liechtenstein na lista dos 500 supercomputadores mais rápidos do mundo. (Em junho de 2017)
Sobrenome | Localização | Tera FLOPS (pico) | configuração | TB RAM | Requisitos de energia | propósito |
---|---|---|---|---|---|---|
Piz Daint (atualização 2016/2017, a partir de junho de 2017) | Swiss National Supercomputing Center (CSCS) ( Suíça ) | 19.590,00 | Cray XC50, Xeon E5-2690v3 12C 2,6 GHz, interconexão Aries, NVIDIA Tesla P100, Cray Inc. (361.760 núcleos) | 2.272 kW | ||
Piz Daint Multicore (em junho de 2017) | Swiss National Supercomputing Center (CSCS) ( Suíça ) | 1.410,70 | Cray XC40, Xeon E5-2695v4 18C 2,1 GHz, interconexão Aries, Cray Inc. (44.928 núcleos) | 519 kW | ||
EPFL Blue Brain IV (em junho de 2017) | Swiss National Supercomputing Center (CSCS) ( Suíça ) | 715,60 | BlueGene / Q, Power BQC 16C 1.600 GHz, Interconexão personalizada; IBM (65.536 núcleos) | 329 kW | ||
VSC-3 (em junho de 2017) | Vienna Scientific Cluster ( Viena , Áustria ) | 596,00 | Servidor blade de óleo, Intel Xeon E5-2650v2 8C 2,6 GHz, Intel TrueScale Infiniband; ClusterVision (32.768 núcleos) | 450 kW | ||
Cluster Platform DL360 (em junho de 2017) | Empresa de hospedagem ( Áustria ) | 572,60 | Plataforma de cluster DL360, Xeon E5-2673v4 20C 2,3 GHz, 10G Ethernet; HPE (26.880 núcleos) | 529 kW | ||
Cluster Platform DL360 (em junho de 2017) | Empresa de hospedagem ( Áustria ) | 527,20 | Plataforma de cluster DL360, Xeon E5-2673v3 12C 2,4 GHz, Ethernet 10G; HPE (20.352 núcleos) | 678 kW |
O mais rápido de seu tempo na história
A tabela a seguir (em junho de 2017) lista alguns dos supercomputadores mais rápidos de seu tempo:
ano | Supercomputadores | Velocidade máxima até 1959 em operações por segundo (OPS) a partir de 1960 em FLOPS |
localização |
---|---|---|---|
1906 | Babbage Analytical Engine, Mill | 0,3 | RW Munro , Woodford Green , Essex , Inglaterra |
1928 | IBM 301 | 1,7 | diferentes lugares em todo o mundo |
1931 | Guia IBM Columbia Difference | 2,5 | Universidade Columbia |
1940 | Zuse Z2 | 3,0 | Berlim , Alemanha |
1941 | Zuse Z3 | 5,3 | Berlim , Alemanha |
1942 | Computador Atanasoff-Berry (ABC) | 30,0 | Iowa State University , Ames (Iowa) , EUA |
TRE Heath Robinson | 200,0 | Bletchley Park , Milton Keynes , Inglaterra | |
1.000,0 | corresponde a 1 quilo OPS | ||
1943 | Colosso de flores | 5.000,0 | Bletchley Park , Milton Keynes , Inglaterra |
1946 |
UPenn ENIAC (antes das modificações de 1948+) |
50.000,0 | Aberdeen Proving Ground , Maryland , EUA |
1954 | IBM NORC | 67.000,0 | Campo de Provas Naval dos EUA , Dahlgren , Virgínia , EUA |
1956 | COM TX-0 | 83.000,0 | Massachusetts Inst. Of Technology , Lexington , Massachusetts , EUA |
1958 | IBM SAGE | 400.000,0 | 25 bases da Força Aérea dos EUA nos EUA e um local no Canadá (52 computadores) |
1960 | UNIVAC LARC | 500.000,0 | Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Califórnia, EUA |
1.000.000,0 | corresponde a 1 MFLOPS, 1 Mega-FLOPS | ||
1961 | IBM 7030 "Stretch" | 1.200.000,0 | Laboratório Nacional de Los Alamos , Novo México , EUA |
1964 | CDC 6600 | 3.000.000,0 | Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Califórnia, EUA |
1969 | CDC 7600 | 36.000.000,0 | |
1974 | CDC STAR-100 | 100.000.000,0 | |
1975 | Burroughs ILLIAC IV | 150.000.000,0 | NASA Ames Research Center , Califórnia, EUA |
1976 | Cray-1 | 250.000.000,0 | Laboratório Nacional de Los Alamos , Novo México, EUA (mais de 80 vendidos em todo o mundo) |
1981 | CDC Cyber 205 | 400.000.000,0 | diferentes lugares em todo o mundo |
1983 | Cray X-MP / 4 | 941.000.000,0 | Laboratório Nacional de Los Alamos ; Laboratório Nacional Lawrence Livermore ; Battelle ; Boeing |
1.000.000.000,0 | corresponde a 1 GFLOPS, 1 Giga-FLOPS | ||
1984 | M-13 | 2.400.000.000,0 | Instituto de Pesquisa Científica de Complexos de Computadores , Moscou, URSS |
1985 | Cray-2 /8 | 3.900.000.000,0 | Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Califórnia, EUA |
1989 | ETA10 -G / 8 | 10.300.000.000,0 | Florida State University , Flórida , EUA |
1990 | NEC SX-3 / 44R | 23.200.000.000,0 | Fábrica NEC Fuchu, Fuchū , Japão |
1993 | Thinking Machines CM -5/1024 | 65.500.000.000,0 | Laboratório Nacional de Los Alamos ; Agencia de Segurança Nacional |
Fujitsu Numerical Wind Tunnel | 124.500.000.000,0 | Laboratório Aeroespacial Nacional , Tóquio , Japão | |
Intel Paragon XP / S 140 | 143.400.000.000,0 | Sandia National Laboratories , Novo México, EUA | |
1994 | Fujitsu Numerical Wind Tunnel | 170.400.000.000,0 | Laboratório Aeroespacial Nacional , Tóquio, Japão |
1996 | Hitachi SR2201 / 1024 | 220.400.000.000,0 | Universidade de Tóquio , Japão |
1996 | Hitachi / Tsukuba CP-PACS / 2048 | 368.200.000.000.0 | Centro de Física Computacional , Universidade de Tsukuba , Tsukuba , Japão |
1.000.000.000.000,0 | corresponde a 1 TFLOPS, 1 Tera-FLOPS | ||
1997 | Intel ASCI Red / 9152 | 1.338.000.000.000,0 | Sandia National Laboratories, Novo México, EUA |
1999 | Intel ASCI Red / 9632 | 2.379.600.000.000,0 | |
2000 | IBM ASCI White | 7.226.000.000.000,0 | Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Califórnia, EUA |
2002 | Simulador de Terra NEC | 35.860.000.000.000,0 | Earth Simulator Center , Yokohama- shi, Japão |
2004 | SGI Project Columbia | 42.700.000.000.000,0 | Projeto Columbia, NASA Advanced Supercomputing Facility , EUA |
IBM BlueGene / L | 70.720.000.000.000,0 | Departamento de Energia dos EUA / IBM, EUA | |
2005 | IBM BlueGene / L | 136.800.000.000.000,0 |
Departamento de Energia dos EUA / Administração Nacional de Segurança Nuclear dos EUA , Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Califórnia, EUA |
1.000.000.000.000.000,0 | corresponde a 1 PFLOPS, 1 Peta-FLOPS | ||
2008 | IBM Roadrunner | 1.105.000.000.000.000,0 |
Departamento de Energia dos EUA / Administração Nacional de Segurança Nuclear dos EUA , Laboratório Nacional de Los Alamos |
2010 | Tianhe-1A | 2.507.000.000.000.000,0 | Centro Nacional de Supercomputador em Tianjin , China |
2011 | Computador K | 10.510.000.000.000.000,0 | Instituto Avançado de Ciência da Computação, Japão |
2012 | Sequóia | 16.324.750.000.000.000,0 | Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Califórnia, EUA |
2012 | titânio | 17.590.000.000.000.000,0 | Laboratório Nacional de Oak Ridge , Tennessee , EUA |
2013 | Tianhe-2 | 33.863.000.000.000.000,0 | Centro Nacional de Supercomputador em Guangzhou , China |
2016 | Sunway TaihuLight | 93.000.000.000.000.000,0 | Centro Nacional de Supercomputação, Wuxi , China |
2018 | Cume | 200.000.000.000.000.000,0 | Laboratório Nacional de Oak Ridge , Tennessee , EUA |
1.000.000.000.000.000.000,0 | corresponde a 1 EFLOPS, 1 Exa-FLOPS | ||
futuro | Tianhe-3 | 1.000.000.000.000.000.000,0 | China, National Center for Supercomputers - Início da construção em fevereiro de 2017, conclusão do protótipo anunciada para o início de 2018 |
Fronteira | 1.500.000.000.000.000.000,0 | EUA, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) - Conclusão anunciada em 2021 | |
o capitão | 2.000.000.000.000.000.000,0 | EUA, Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) do DOE - conclusão de 2023 anunciada |
Se você plotar os FLOPs dos computadores mais rápidos de seu tempo em relação ao tempo, obterá uma curva exponencial, logarítmica quase uma linha reta, conforme mostrado no gráfico a seguir.
Desenvolvimento futuro de supercomputadores
Estados Unidos
Com uma ordem executiva , o presidente dos Estados Unidos, Barack Obama, ordenou que as autoridades federais dos Estados Unidos avancem no desenvolvimento de um supercomputador ExaFlops . Em 2018, espera-se que o supercomputador Aurora da Intel tenha um poder de processamento de 180 PetaFlops . O DOE planeja configurar seu primeiro supercomputador exascale em 2021 e colocá-lo em operação nove meses depois.
China
A China quer desenvolver um supercomputador com velocidade na faixa dos exaflops até 2020. O protótipo do "Tianhe-3" deve estar pronto no início de 2018, informou o "China Daily" em 20 de fevereiro de 2017. Em maio de 2018 foi apresentado.
Europa
Em 2011, inúmeros projetos foram iniciados na UE com o objetivo de desenvolver software para supercomputadores exascale. O projeto CRESTA (Pesquisa Colaborativa em Systemware, Ferramentas e Aplicativos Exascale), o projeto DEEP (Plataforma Dinâmica de Entrada ExaScale) e o projeto Mont-Blanc. Outro projeto importante é o MaX (Materiais da Exascale). O projeto SERT teve início em março de 2015 com a participação da Universidade de Manchester e do STFC de Cheshire .
Consulte também: Computação europeia de alto desempenho .
Japão
No Japão, em 2013, a RIKEN começou a planejar um sistema exascale para 2020 com um consumo de energia inferior a 30 MW. Em 2014, a Fujitsu foi contratada para desenvolver a próxima geração do computador K. Em 2015, a Fujitsu anunciou na Conferência Internacional de Supercomputação que este supercomputador usaria processadores da arquitetura ARMv8 .
Outros serviços
Milestones
- 1997: Deep Blue 2 (computador de alto desempenho da IBM) é o primeiro computador a vencer um campeão mundial de xadrez em um duelo oficial.
- 2002: Yasumasa Canadá determina o número do círculo Pi com um Hitachi SR8000 da Universidade de Tóquio com uma precisão de 1,24 trilhão de dígitos.
- 2007: O processador de desktop Core 2 Quad Q6600 da Intel atinge aproximadamente 38,40 GFLOPS e está, portanto, no nível de supercomputador do início dos anos 1990.
- 2014: o processador de GPU Tesla K80 da NVIDIA atinge um desempenho de cerca de 8,7 TeraFLOPS, que é o nível de supercomputador do início dos anos 2000. Vence assim o supercomputador do ano 2000, o IBM ASCI White, que na época oferecia um desempenho de 7.226 TeraFLOPS.
- 2020: Xbox Series X atinge um desempenho de 12 TFLOPS.
Comparações
- Os mais de 500.000 computadores ativos da Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC para abreviar) fornecem atualmente (em janeiro de 2020) um pico de potência de computação de aproximadamente 26 PetaFLOPS, que pode flutuar dependendo do dia.
- Os mais de 380.000 computadores ativos do projeto Folding @ home forneceram um poder de computação de mais de 1 ExaFLOP em março de 2020. Isso faz do Sistema Distribuído - Voluntário o primeiro sistema computacional a atingir um exaFLOPS. O sistema simulou o dobramento de proteínas para pesquisa em COVID-19 e atingiu uma velocidade de aproximadamente 2,43 x86-ExaFLOPS em 13 de abril - várias vezes mais rápido do que o detentor do recorde anterior, Supercomputer Summit .
- O Earth Simulator pode fazer todos os cálculos de todos os computadores em todo o mundo de 1960 a 1970 em cerca de 35 minutos.
- Se cada uma das aproximadamente 7 bilhões de pessoas no mundo concluísse um cálculo a cada segundo com uma calculadora sem qualquer interrupção, toda a raça humana teria que trabalhar 538 anos para fazer o que o Tianhe-2 poderia fazer em uma hora.
- Com seu desempenho, o computador K podia “contar” os metros de um ano-luz em cerca de um segundo.
- Hans Moravec calculou o poder de computação do cérebro em 100 teraflops , Raymond Kurzweil em 10.000 teraflops. Os supercomputadores já excederam significativamente esse poder de computação. Para efeito de comparação, uma placa gráfica de 800 euros (11/2020) tem um desempenho de cerca de 30 teraflops. (veja singularidade tecnológica )
Correladores em comparação
Correladores são dispositivos especiais em interferometria de rádio cujo desempenho também pode ser medido em unidades de FLOPs. Eles não se enquadram na categoria de supercomputadores porque são computadores especializados que não podem resolver todo tipo de problema.
- O correlator Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) está atualmente (dezembro de 2012) executando 17 PetaFLOPS.
- O poder de computação do correlacionador WIDAR no Expanded Very Large Arrays (EVLA) é fornecido (junho de 2010) como 40 PetaFLOPS.
- O correlacionador planejado do Square Kilometer Array (SKA) (período de construção 2016 a 2023) deve ser capaz de realizar 4 ExaFLOPS (4000 PetaFLOPS) (informações de junho de 2010).
literatura
- Werner Gans: Supercomputação: Registros; Inovação; Perspectiva . Ed.: Christoph Pöppe (= Scientific / Dossier . No. 2 ). Spectrum-der-Wissenschaft-Verl.-Ges., Heidelberg 2007, ISBN 978-3-938639-52-8 .
- Shlomi Dolev: Supercomputação óptica . Springer, Berlin 2008, ISBN 3-540-85672-2 .
- William J. Kaufmann, et al.: Supercomputing and the transform of science . Scientific American Lib., New York 1993, ISBN 0-7167-5038-4 .
- Paul B. Schneck: Arquitetura de supercomputador . Kluwer, Boston 1987, ISBN 0-89838-238-6 .
- Aad J. van der Steen: Avaliando supercomputadores - estratégias para explorar, avaliar e comparar computadores com arquiteturas avançadas . Chapman e Hall, Londres 1990, ISBN 0-412-37860-4 .
Links da web
- Lista TOP500 dos supercomputadores mais poderosos (inglês)
- Lista TOP500 dos supercomputadores com maior eficiência energética (Inglês)
- A Conferência Internacional para Computação e Comunicações de Alto Desempenho (Inglês)
- The International Supercomputing Conference (Inglês)
- Boletim informativo sobre supercomputação e big data (inglês e alemão)
Evidência individual
- ↑ Mario Golling, Michael Kretzschmar: Desenvolvimento de uma arquitetura para contabilidade em organizações virtuais dinâmicas . ISBN 978-3-7357-8767-5 .
- ↑ Martin Kleppmann: Projetando aplicativos com uso intensivo de dados: conceitos para sistemas confiáveis, escaláveis e sustentáveis . O'Reilly, ISBN 978-3-96010-183-3 .
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