Top 10 Supercomputere

I. Introducere

Un supercomputer este un computer special complex, compus din mai multe procesoare care acceseaza aceeasi memorie centrala si care functioneaza concomitent si coordonat, în cooperatie strânsa, astfel încât supercomputerul poate atinge o mare performanta totala de calcul. Numarul de procesoare interconectate ale unui supercomputer depaseste la anumite modele chiar si 100.000. Pentru comparatie, un computer normal, numit de tip "scalar", contine un singur procesor central.

Pentru a mentine costul unui asemenea supercomputer la un nivel rezonabil, exista si arhitecturi de supercomputere care fac uz de procesoare mai ieftine si mai lente, dar foarte numeroase, grupate în asa-numite "clustere".

Printre primele firme care au produs supercomputere pentru piata ("comerciale") s-a numarat firma Cray prin anii 1970, numita asa dupa fondatorul ei Seymour Cray. Primul sau supercomputer vândut si instalat oficial a fost celebrul Cray-1, care în anul 1976 a atins viteza de calcul de 130 MegaFLOPS (130 milioane de instructiuni cu virgula mobila pe secunda). Drept comparatie, un PC normal din zilele noastre poate atinge câtiva GigaFLOPS (cu alte cuvinte, PC-ul de azi este deja de circa 10 ori mai rapid la acest gen de instructiuni decât supercomputerul din 1976).

Statisticile referitoare la computere de înalta performanta sunt de un real interes pentru fabricanti, utilizatori si potentiali utilizatori. Aceste persoane doresc sa stie nu numai numarul de sisteme instalate, dar si locatia acestora în comunitatea calculatoarelor de înalta performanta si aplicatiile pentru care un asemenea sistem este folosit. Aceste statistici pot facilita stabilirea de colaborari, schimbul de date si software si pot oferi o mai buna întelegere a pietei de calculatoare ultraperformante.

Afisarea din punct de vedere statistic a supercomputerelor nu este noua. In fiecare an, începând cu 1986 Hans Meuer a publicat statistici la Seminarul Supercomputerelor Mannheim. Statistica bazata în principal pe numele fabricantului nu mai este utila. Noi statistici sunt necesare care sa reflecte diversificarea supercomputerelor, enorma diferenta dintre modelele low-end si high-end, gasirea în numar cât mai mare a sistemelor MPP (massively parallel processing) si cresterea puternica a modelelor high-end.

Pentru a pune bazele acestei noi statistici, în 1993 s-a decis constituirea unei liste a celor mai puternice calculatoare. Lista s-a actualizat de 2 ori pe an, începând cu iunie 1993 cu ajutorul unor experti în supercomputere, oameni de stiinta, fabricanti si comunitatea Internet în general care au raspuns la un chestionar facut special în acest sens. Ea se bazeaza pe testul standardizat numit "Linpack" si se actualizeaza de circa 2 ori pe an. S-au folosit de asemenea statistici partiale publicate de altii în diferite scopuri.

II. Domenii de utilizare a supercomputerelor

Supercomputerele se utilizeaza la calcul în probleme pe urmatoarele domenii: mecanica cuantica, previziuni climatologice, modelarea moleculara, diverse simulari fizice, criptografie, tehnica militara.

Dar, nu orice problema se preteaza la rezolvarea pe un supercomputer. De asemenea, daca se foloseste de exemplu un supercomputer cu 200 procesoare în loc de 100, asta nu înseamna de loc o înjumatatire automata a timpului de rezolvare. Viteza totala de calcul care se poate atinge depinde, pe lânga numarul de procesoare ale supercomputerului, si de arhitectura sa interna precum si de problema însasi, de metoda de programare utilizata, de compiler si de alti factori.

III. Unelte software

Software-ul folosit în procesarea distribuita include API-uri standard ca MPI (Message Passing Interface) sau PVM (Parallel Virtual Machine) , precum si solutii open-source ca Beowulf sau openMosix, care faciliteaza crearea unui „supercomputer virtual” dintr-o colectie de servere sau statii de lucru. Tehnologii precum ZeroConf (Zero Configuration Networking) sunt folosite în acest sens pentru crearea unor clustere ad-hoc.

Un exemplu este sistemul distribuit în aplicatia Apple Shake. Computerele care folosesc software-ul Shake si se afla unul în vecinatatea celuilalt se detecteaza reciproc si îsi pot utiliza resursele în comun.

IV. Tehnici întâlnite la supercomputere

- Procesare vectoriala: este conceput sa ruleze operatii matematice pe mai multe variabile simultan, în contrast cu procesorul scalar.

- Racirea pe baza de lichide

- Accesul neuniform la memorie: NUMAI (Non-Uniform Memory Access)

- Sisteme paralele de fisiere

V. Sisteme de operare utilizate

Sistemele de operare ale supercomputerelor, cel mai adesea variante de Linux sau UNIX, sunt la fel de complexe ca si cele pentru masini mai mici, daca nu chiar mai complexe. Interfata cu utilizatorul tinde sa fie mai putin dezvoltata, deoarece dezvoltatorii au gândit sa nu foloseasca multe resurse pentru partile neesentiale ale sistemului de operare (acele parti care nu contribuie la utilizarea optima a echipamentului hardware).

Deoarece aceste supercomputere, estimate la milioane de dolari, sunt vândute pe o piata foarte restrânsa, bugetul pentru R&D este adesea limitat.