Bir süper bilgisayar veya süper bilgisayar , özellikle hesaplama hızı açısından tasarlandığı sırada bilinen tekniklerle mümkün olan en yüksek performansı elde etmek için tasarlanmış bir bilgisayardır .
Bilim süper bilgisayarlarına "yüksek performanslı bilgi işlem" denir ( İngilizce'de : yüksek performanslı bilgi işlem veya HPC). Bu disiplin ikiye ayrılır: donanım bölümü (hesaplama aracının elektronik tasarımı) ve yazılım bölümü ( hesaplamanın araca yazılım uyarlaması). Bu iki bölüm farklı bilgi alanlarını gerektirir.
İlk süper bilgisayarlar (veya süper bilgisayarlar) 1960'larda ortaya çıktı . 1961'de IBM , bir birimi 1963'te Fransa'da işletilen IBM Stretch veya IBM 7030'u geliştirdi .
O zamanlar ve 1970'lere kadar dünyanın en büyük süper bilgisayar üreticisi, tasarımcısı Seymour Cray ile Control Data Corporation (CDC) idi . Daha sonra, Seymour Cray tarafından CDC'den ayrıldıktan sonra kurulan Cray Research , 1990'lı yıllara kadar diğer rakiplerine göre avantaj sağladı. 1980'lerde , 1970'lerin mikrobilgisayar pazarında olduğu gibi , birçok küçük şirket buna girdi. pazar, ancak bunların çoğu , 1990'ların ortalarındaki süper bilgisayar pazarı “ çöküşü ” nde ortadan kayboldu .
Dünyanın en güçlü bilgisayarları , herhangi bir zamanda dünyanın en güçlü bilgisayarları, yıllar sonra ortak kullanılan makineler tarafından eşitlenip daha sonra aşıldığından, süperbilgisayar teriminin kastettiği şey zamanla değişir . İlk CDC süper bilgisayarları, basit tek işlemcili bilgisayarlardı (ancak bazen G / Ç için on çevresel işlemciye sahip ) rakiplerinden yaklaşık on kat daha hızlıydı. 1970'lerde, çoğu süper bilgisayar , bir komutun kodunu çözen ve bunu tüm işlenenler serisine uygulayan bir vektör işlemcisi benimsedi .
Binlerce işlemciden oluşan tek bir süper bilgisayarda kullanımla, kitlesel paralel sistemler tekniği ancak 1980'lerin sonlarına doğru kabul edildi. Günümüzde, bu paralel süper bilgisayarlardan bazıları, PowerPC'ler veya PA- RISC'ler gibi seri bilgisayarlar için tasarlanmış " RISC " tipi mikroişlemciler kullanmaktadır . Diğer süper bilgisayarlar , elektronik çipte ( AMD veya Intel ) RISC'de mikro programlanmış " CISC " tipi daha düşük maliyetli işlemciler kullanır : verimlilik biraz daha düşüktür, ancak bellek erişim kanalı - genellikle bir darboğaz - çok daha az streslidir.
In XXI inci yüzyıl , süper genelde eşsiz modeller olarak tasarlanan bilgisayar üreticileri 'geleneksel' olarak International Business Machines (IBM), Hewlett-Packard (HP) veya Bull , arkalarında alanında köklü bir geleneğe sahip (IBM) ya da 1990'larda bu alanda tecrübe kazanmak için ihtisaslaşmış, daha sonra zor durumda olan şirketleri satın aldıklarını.
Süper Bilgisayarlar çok yüksek gerektiren tüm görevler için kullanılan hesaplama gücü gibi hava tahmini , iklimi okuyan (tarafından finanse programları görmek, bu konuda G8-Horcs ) modelleme (kimyasal nesneleri yapıları ve özellikleri hesaplama , moleküler modelleme , vb . ), fiziksel simülasyonlar (simülasyonlar aerodinamik ait hesaplamalar malzemelerin mukavemet , simüle patlama ait nükleer silahların , çalışma nükleer füzyon , vb ), kriptanaliz veya simülasyonlar finans ve sigorta ( stokastik hesaplama ).
Sivil ve askeri araştırma kurumları , süper bilgisayarların en ağır kullanıcıları arasındadır.
In France , bu makineler gibi ulusal üniversite bilgisayar merkezlerinde bulunan Kalkınma Enstitüsü ve Kaynaklar Bilimsel Bilişim (İDRİS), Yüksek Öğrenim Ulusal Bilgisayar Merkezi'nin (cines) değil, aynı zamanda en atom enerjisi ve alternatif enerjilerin à Komiserliğince (CEA) veya Total , EDF veya Météo-France gibi belirli büyük şirketlerde .
Süper bilgisayarlar , geleneksel bilgisayarlara göre üstünlüklerini her ikisinden de alıyor:
Neredeyse her zaman belirli bir görev türü için özel olarak tasarlanırlar (çoğu zaman bilimsel sayısal hesaplamalar : matris veya vektör hesaplama ) ve diğer alanlarda belirli bir performans aramazlar.
Süper bilgisayarların bellek mimarisi , hesaplama gücünden en iyi şekilde yararlanmak için her işlemciye sürekli veri sağlamak üzere tasarlanmıştır . Üstün bellek performansı (daha iyi bileşenler ve daha iyi mimari), süper bilgisayarların geleneksel bilgisayarlara göre avantajını büyük ölçüde açıklamaktadır.
Onların giriş / çıkış ( yolu ) sistemi sağlamak için tasarlanmıştır yüksek bant genişliği , daha az gecikme bilgisayarın bu tip süreci için tasarlanmamıştır beri işlemler .
Herhangi bir paralel sistemde olduğu gibi, süper bilgisayar tasarımcıları çabalarının bir kısmını yazılımın paralelleştirilemeyen kısımlarını ortadan kaldırmaya ve kalan darboğazları ortadan kaldırmak için donanım geliştirmeleri geliştirmeye adadıkları için Amdahl Yasası geçerlidir .
Bir yandan, süper genellikle birkaç gerektiren megawatt arasında elektrik gücü . Bu yiyecek aynı zamanda kaliteli olmalıdır. Sonuç olarak, büyük miktarda ısı üretirler ve bu nedenle normal çalışması için soğutulmaları gerekir. Bu bilgisayarların soğutulması (örneğin hava soğutması ) genellikle önemli bir klima problemi oluşturur .
Öte yandan, veri bir bilgisayarın iki parçası arasında ışık hızından daha hızlı akamaz . Bir süper bilgisayarın boyutu birkaç metreyi aştığında, belirli bileşenler arasındaki gecikme onlarca nanosaniye cinsinden sayılır . Bu nedenle elemanlar , bileşenleri birbirine bağlayan kabloların uzunluğunu sınırlandıracak şekilde düzenlenir . Açık Cray-1 veya Cray- II , örneğin, bir düzenlenmiştir daire .
Günümüzde bu bilgisayarlar çok büyük hacimli verileri çok kısa sürede işleyebilmekte ve iletebilmektedir. Tasarım, bu verilerin hızlı bir şekilde okunmasını, aktarılmasını ve depolanmasını sağlamalıdır. Aksi takdirde, işlemcilerin hesaplama gücü yeterince kullanılmayacaktır ( darboğaz ).
Dünyadaki en iyi 20 süper bilgisayar Haziran 2013.
En iyi süper bilgisayarların hesaplama hızı tablosu (R max ); 60 yıllık logaritmik ölçek .
Ülkelerine göre dağılımı ilk 500 süper içindeKasım 2015.
İçinde 1993, Paris Yerküre Fiziği Enstitüsü (PGI) bir bilgisayar çalışır CM-5/128 kullanır işlemciler o SuperSPARC , bu sıralamada 25 th için Top500 . Üç yıl sonra1996, Geliştirme ve Bilimsel Hesaplama kaynaklarının Enstitüsü (İDRİS) ulaşmak için yönetir 12 inci ile yer dünya çapında T3E tarafından inşa Cray .
Ortada-2002En güçlü süper bilgisayarlar Fransız rütbeleri 4 th TOP500 içinde, TERA işlemcileri tabanlı Alfa için 1 GHz ( AlphaServer SC45 ) tarafından geliştirilen Hewlett-Packard ; Atom Enerjisi Komisyonu'na (CEA) aitti . İçindeOcak 2006TERA-10 dan Bull o üretir, başarılı bilgisayar gücü 60 tera FLOPS ve yerleştirecektir 5 inci Dünya Top500 sıralamasında.
İçinde Haziran 2008, İDRİS ve Blue Gene / P Çözüm için IBM testi göre, görünen LINPACK'in , 120 teraflop'luk güç ve kazanan 10 inci nokta.
İçinde Kasım 2009, ilk Fransız makineye Jade adı verildi . " SGI Altix (en) " türünden, Montpellier'deki Ulusal Yüksek Öğrenim Bilgisayar Merkezi'ne (CINES) dayanmaktadır . Süper sıralandığını 28 th LINPACK testinde 128 teraflop'luk ile dünyanın. Kısa bir süre sonra Jade makinesinin konfigürasyonu 237 teraflop'luk bir performansa ulaşmak için tamamlandı. Makine şu konuma geçer:Haziran 201018 inci TOP500 satır. Daha sonra üçüncü Avrupa bilgisayar sistemidir ve ilk Fransız, kamu araştırması için tasarlanmıştır .
İçinde Kasım 2010Fransız rekor tarafından düzenlenen TERA-100 arasında Bull . Set ECA içinde Bruyeres-le-Chatel ihtiyaçlarına Fransız nükleer askeri simülasyon , performans 1050 teraflop'luk ile bu makine yükselir 6 th dünyada ve kazandı 1 st Avrupa'da yer. Her biri sekiz çekirdekle donatılmış ve bir InfiniBand tipi ağ ile bağlanan 17.296 Intel Xeon 7500 işlemciden oluşur .
İçinde Mart 2012, Curie için Bull tarafından tasarlanan bir sistem Genci bulunduğu alana kurulu, Très Büyük Centre de CALCUL Bruyères-le-Châtel (TGCC), 1,359 petaflop bir güce sahiptir. Bu alarak Fransa'nın en güçlü süper bilgisayar haline gelir 9 th dünya sıralamasında. 2 petaflop teslim edecek şekilde tasarlanmıştır.
İçinde Ocak 2013IBM tarafından oluşturulan Ada ve Turing sistemleri Orsay'daki IDRIS'e kurulur . Güçlerinin toplamı petaflopları aşıyor. Bu iki makine araştırmacılar tarafından kullanılabilir. In Mart 2013 , Pangea süper şirkete ait toplam her zamankinden Fransa'da kurulu en verimli sistem haline geldi, açıldı. Hesaplama gücü 2,3 petaflop'tur. Birlikte 27.000 masaüstü bilgisayarlara Eşdeğer o elde 11 inci yer dünya çapında.
İçinde Ocak 2015Bull, Atos teknolojileri tarafından GENCI için tasarlanan Occigen sistemi CINES sitesine kurulur; 2.1 petaflop gücüne sahiptir. O duruyordu 26 inci Top500 arasında dünya sıralamasında pozisyonKasım 2014.
İçinde Mart 2016, Toplam onun bilgi işlem kapasitesini üç katına duyurdu Pangea süper bilgisayar zirve performansında 6.7 petaflop ve kullanılabilir gücünde 5.28 petaflop bir işlem gücüne gidiyor. Bu onu bulmanızı sağlar 11 inci küresel sektör lideri rütbe TOP500 ve yerleri ve.
Süper bilgisayarların yükselişi, Linux'un gezegendeki en güçlü 500 süper bilgisayarın çoğunu çalıştıran işletim sistemi haline geldiğini gördü , Unix yavaş yavaş Linux'a kapandı, ancak bir süre için süper bilgisayar pazarında önemli bir yer işgal etti. (% 5).
Windows , gezegendeki en güçlü 500 süper bilgisayardan yalnızca ikisi veya% 0,4'ü tarafından çalıştırılırken, BSD ilk 500'de yalnızca bir makinede veya% 0,2'de mevcuttu. Son olarak, diğer yapılandırmalar (" Karma ", yani birkaç işletim sistemi türü kümesi)% 4,6'yı temsil ediyordu.
İçinde Kasım 2017Linux, dünyanın en güçlü 500 süper bilgisayarının tümüne güç sağlar.