Viename tinklo renginyje aš kartą pasakiau kolegai pramonės inžinieriui, kad dirbu su superkompiuteriais. Jis atsakė, "Gražu! aš turėčiau gauti porą tų alaus daryklos, kurioje dirbu." Vėliau tai mane nustebino: jis tikriausiai įsivaizdavo superkompiuterį kaip kažkokį suped-up nešiojamąjį kompiuterį - RGB šviesas, absurdiškas specifikacijas, galbūt skystą aušinimą, jei viskas iš tikrųjų pasidarė fantastiška. Tiesa ta, kad dauguma žmonių už IT ribų – net inžinieriai – nežino, kas yra superkompiuteris. Taigi, priklausomai nuo to, su kuo kalbu, aš tai paaiškinu labai skirtingai. High Performance Computing, or HPC) Explaining Supercomputers to a 12‑Year‑Old Jei aš tai paaiškinčiau savo 12 metų vaikui, kuris gerai žino žaidimų nešiojamuosius kompiuterius, aš sakyčiau kažką panašaus: "Ar žinote, kaip jūsų žaidimų nešiojamas kompiuteris turi apie 10 CPU branduolių ir galbūt NVIDIA GPU? Superkompiuteriai, kuriuose dirbu , sunaudoti pakankamai elektros energijos mažiam miestui ir naudoti Tik tam, kad išliktų kietas.“ over a million CPU and GPU cores combined about 6,000 gallons of water Tai paprastai daro triuką. Ir taip, jie kainuoja šimtus milijonų dolerių, todėl, deja, jie netinka jūsų vietinės alaus daryklos biudžetui atrasti kitą puikų IPA. Who Owns Supercomputers? Dauguma pasaulio geriausių superkompiuterių priklauso turtingiausiems planetos subjektams.Jungtinėse Amerikos Valstijose tai pirmiausia yra federalinė vyriausybė, ypač Energetikos ministerija, kuri remia kelias nacionalines laboratorijas bendradarbiaudama su universitetais. Kitos federalinės vyriausybės valdo savo sistemas, o kelios labai turtingos korporacijos taip pat. (pavyzdžiui, Saudo Arabijos ARAMCO turi savo superkompiuterius.) Šios mašinos naudojamos viskam nuo klimato modeliavimo ir branduolinių modeliavimų iki medžiagų mokslo, astrofizikos ir AI tyrimų. How Do You Measure “Fast”? Jūs negalite tiksliai bėgti Tai superkompiuteris ir vadinamas lyginamuoju. krizė Yra projektas, vadinamas , pradėta 1993 metais, kurioje reitinguojamos ir dokumentuojamos 500 galingiausių neplatinamų kompiuterinių sistemų pasaulyje. . Top500 HPL (High Performance Linpack) HPL matuoja, kaip greitai kompiuteris gali išspręsti didžiulę matematinę problemą: tankią linijinių lygčių sistemą. Labai paprastai jis išsprendžia kažką panašaus į: A · x = b Kur yra: A yra milžiniška matrica (galvokite milijonus milijonų) x ir b yra vektoriai. Norėdami tai išspręsti, HPL daugiausia naudoja Gausijos pašalinimą – sistemingą būdą, kaip pašalinti kintamuosius, kol sprendimas neišnyks. (Matematikos mokytojai visur kviečia pritarti.) Parallelism: One Problem, Thousands of Brains Žinoma, nė vienas kompiuteris negali tvarkyti visos matricos. Vietoj to, matrica supjaustoma į blokus. Kiekvienas skaičiavimo mazgas (arba CPU / GPU branduolių grupė) veikia savo dalimi. Nodai atlieka skaičiavimus vietoje, pašalina eilutes, atnaujina reikšmes, o tada dalijasi atnaujintais duomenimis su kitais mazgais per itin greitus tarpusavio ryšius, pvz., „Slingshot“ arba „InfiniBand“. at the same time Kai jūs turite tūkstančius mazgų, kurie nuolat kalba vienas su kitu, jums reikia bendros kalbos. MPI „yra programavimo sąsaja su pranešimais, kartu su protokolu ir semantinėmis specifikacijomis, kaip jos funkcijos turi elgtis bet kuriame įgyvendinime“. MPI (Message Passing Interface) MPI yra de facto standartas lygiagrečiam programavimui HPC. Jei paleidžiate HPL, paleidžiate MPI. Galutinis HPL rezultatas pateikiamas kaip plūduriuojančio taško operacijos per sekundę. Skalaujama iki : FLOPS GigaFLOPS (109) – milijardai skaičiavimų per sekundę. TeraFLOPS (1012) – trilijonai per sekundę. PetaFLOPS (1015) – kvadrilijonai per sekundę. ExaFLOPS (1018) – kvintilijonai per sekundę.Šiuo metu skaičiai nustoja būti intuityvūs ir pradeda būti filosofiniai. (Kiekvienas žingsnis yra tūkstantį kartų didesnis nei paskutinis, tik tuo atveju, jei jūsų smegenys jau nepažeidžia.) A Bit of Supercomputing History Pirmasis „Top 500“ sąraše buvo 1993 m. įkurta „Thinking Machines Corporation“. CM‑5 (Connection Machine) Įdomus faktas: filme pasirodė CM‐5 Žinoma, Holivudas žinojo, kad galingi kompiuteriai visada turėtų atrodyti šiek tiek pavojingi. Jurų parkas Welcome to the Exascale Era Pirmasis pasaulyje eksascalinis superkompiuteris 2022 m. gegužės 30 d. peržengė eksaflopo barjerą. Frontier „Frontier“ skystas aušinimas atliekamas naudojant keturis 350 arklio galios siurblius, kurie per minutę cirkuliuoja maždaug 6 000 galonų neužšaldyto vandens, o tai suteikia maždaug penkis kartus didesnį skaičiavimo tankį nei tradiciniai oro aušinimo projektai. Jis sunaudoja apie 40 megawatų elektros energijos - maždaug tai, ką naudoja 15 000 vienviečių namų. ir Jis yra: exaflop 1 000 000 000 000 000 000 operacijų per sekundę (1018 FLOPS) Žvelgiant iš perspektyvos: jei kiekvienas žmogus Žemėje atliktų Tai užtruktų kad atitiktų tai, ką atlieka exascale kompiuteris . one calculation per second over four years one second The Top Exascale Systems (as of November 2025) „El Capitan“, „Frontier“ ir „Aurora“ yra trys eksascaliniai superkompiuteriai, įrengti JAV Energetikos departamento laboratorijose. Rank Name Model Site Total cores Performance in exaflops CPU Accelerator Operating System Interconnect 1 El Capitan HPE Cray EX255a Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA 11,340,000 1.809 AMD 4th Gen EPYC 24C 1.8GHz AMD Instinct MI300A TOSS Slingshot-11 2 Frontier HPE Cray EX235a Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA 9,066,176 1.353 AMD Optimized 3rd Generation EPYC 64C 2GHz AMD Instinct MI250X HPE Cray OS Slingshot-11 3 Aurora HPE Cray EX - Intel Exascale Compute Blade Argonne Leadership Computing Facility, Illinois, USA 9,264,128 1.012 Intel Xeon CPU Max 9470 52C 2.4GHz Intel Data Center GPU Max SLES Slingshot-11 4 JUPITER BullSequana XH3000 Jülich Supercomputing Centre, Germany 4,801,344 1.0 Nvidia GH Superchip 72C 3GHz NVIDIA GH200 Superchip RHEL NVIDIA InfiniBand NDR200 1 Kapitonas „HPE Cray EX255a“ Lawrence Livermore nacionalinė laboratorija, Kalifornija, JAV 11 340 000 1.809 AMD ketvirtosios kartos EPYC 24C 1.8GHz AMD instinktas MI300A Toks Šaulys-11 2 sienų „HPE Cray EX235a“ Oak Ridge nacionalinė laboratorija, Tennessee, JAV Iš viso 6176 1.353 AMD optimizuota trečiosios kartos EPYC 64C 2GHz AMD Instinct MI250X apžvalga Žymės: HPE Cray OS Šaulys-11 3 Aurora „HPE Cray EX“ – „Intel Exascale Compute Blade“ Argonne Leadership Computing Facility, Ilinojaus valstija, JAV Iš viso 264128 1.012 „Intel Xeon“ procesorius Max 9470 52C 2,4 GHz Intel GPU Max duomenų centras Sėdynės Šaulys-11 4 Jupiteris „BullSequana XH3000“ Jülich superkompiuterių centras, Vokietija 4 801 344 1.0 „NVIDIA GH Superchip 72C 3GHz“ „NVIDIA GH200 Superchip“ apžvalga RHEL NVIDIA InfiniBand NDR200 išmanusis telefonas *TOSS stands for Tri-Lab Operating System Stack and is a Linux distribution based on Red Hat Enterprise Linux (RHEL) that was created to provide a software stack for high performance computing HPC clusters for laboratories within the National Nuclear Security Administration (NNSA). Ir kaip tiksliai jūsų mokesčių doleriai išleidžiami šiems žvėrims ... Name Uses El Capitan National security simulations (e.g., stockpile stewardship) High‑fidelity modeling & physics simulations Complex scientific modeling & AI‑driven workflows Frontier Broad scientific research Physics & engineering simulations Climate and materials science AI and computational science applications Aurora Aerospace & airflow research Cancer research & materials discovery Energy systems modeling Large‑scale data analysis & scientific simulation Kapitonas Nacionalinio saugumo modeliavimas (pvz., atsargų valdymas) Aukšto patikimumo modeliavimas ir fizikos modeliavimas Sudėtingas mokslinis modeliavimas ir AI pagrįsti darbo srautai sienų Platus mokslinis tyrimas Fizikos ir inžinerijos modeliavimas Klimato ir medžiagų mokslas AI ir kompiuterių mokslo programos Aurora Aerospace & Airflow tyrimai Vėžio tyrimai ir medžiagų atradimas Energetikos sistemų modeliavimas Didelio masto duomenų analizė ir mokslinis modeliavimas Pardavėjai ir šalys Superkompiuteris Pasidalijimas What Comes After Exascale? Pirmasis Petaflop kompiuteris Įkurta 2008 m. Ji buvo Norėdami pasiekti exascale. Roadrunner 14 years Taigi kas bus toliau? - mašinos, galinčios atlikti 1021 plūduriuojančio taško operaciją per sekundę. Zettascale Tai nebus lengva.Naujos sistemos kaip Naujausi superkompiuteriai turi 400 Gbps jungiklius, todėl dvigubai greitesnis tinklas nei geriausias superkompiuteris. Visi geri ženklai. bet paprasčiausiai susiaurėję tranzistoriai ir didėjantis tinklo greitis mus nuves tik taip toli. JUPITER Reikės naujų idėjų. Galbūt radikaliai skirtingos architektūros. Galbūt specializuoti greitintuvai. Galbūt netgi kvantiniai koprocesoriai vieną dieną. Su AI / ML įgalinančiais tyrimais, tikėtina, kad pirmoji zettascale sistema atvyks per kitą dešimtmetį. Iki to laiko jau įdiegta nauja galingų mašinų banga – kaip Energetikos ministerijos. ir ir Prancūzijos . Lux Discovery Alice Recoque Superkompiuterių lenktynės tęsiasi – ramiai, klimato kontroliuojamuose pastatuose, kuriuose naudojamas vanduo, elektra ir absurdiška matematika.
