Найпотужніші суперкомп'ютери світу. Найпотужніші суперкомп'ютери у світі Найпотужніший суперкомп'ютер

Багато геймерів знають компанію Maingear - вона займається створенням та продажем потужних настільних комп'ютерів. Так ось ця компанія разом зі знаменитою фірмою Razer випустили найпотужніший ігровий комп'ютер у світі (за 2018 рік). R2 Razer Edition.

Новий комп'ютер насамперед орієнтований на професійних геймерів. ПК має процесор останнього покоління від Intel, 64 ГБ ОЗУ типу DDR4-2666 SDRAM, кілька вінчестерами та твердими накопичувачами SSD, відеокартами від NVIDIA або AMD (на вибір) та новою системою водяного охолодження. Такої потужності вистачає не тільки для найвибагливіших ігор у роздільній здатності 4К, а ігор з підтримкою пристроїв віртуальної реальності.

Продаватись найпотужніший комп'ютер R2 Razer Editionбуде у двох комплектаціях.

Базова модель на AMD Ryzen 7 1800X із частотою 3,2 ГГц, 8 ГБ оперативної пам'яті, відеокартою AMD Radeon R9 RX 580 та 1 ТБ вінчестером. Коштує комп'ютер 999 доларів (65 000 рублів).
Найпотужніша модель на Core i7-7700K, 16 ГБ оперативної пам'яті, відеокартою NVIDIA GeForce Titan X c 32 ГБ пам'яті та M.2 NVMe SSD ємністю 1 Тбайт. Ціна цієї комплектації 4000 доларів (260 000 рублів). Але її можна зробити ще потужнішим, замінивши вінчестер на SSD, збільшити ОЗУ тощо. Тоді придільна вартість цього комп'ютера буде 10 000 доларів (650 000 рублів).

До Марса людство так і не долетіло, ліки від усіх хвороб ще не винайдено, автомобілі не літають, проте існують області, в яких люди досягли небувалих висот. Обчислювальна потужність комп'ютерів – одна з таких. Для початку розберемося, що є ключовим параметром при оцінці цієї характеристики суперкомп'ютерів. Флопс - величина, що показує кількість операцій з плаваючою комою, яку ЕОМ може виконати за секунду. На підставі цього показника і було складено наш рейтинг найпотужніших комп'ютерів у світі, за даними 2019 року.

Рейтинг було представлено на конференції International Supercomputing Conference, топ-500 суперкомп'ютерів було складено вченими-математиками Національної лабораторії імені Лоуренса та Університету штату Теннессі.

10 Trinity – продуктивність 8,1 Пфлоп/сек

Цей суперкомп'ютер стоїть на «варті» військової безпеки США, підтримуючи ефективність національного ядерного арсеналу. Враховуючи це, можна подумати, що коштує цей апарат неймовірно дорого, проте, починаючи з 2015 року, його почали витісняти нові потужніші суперкомп'ютери. Trinity працює на базі системи Cray XC40, продуктивність його складає 8,1 Пфлоп/сек.

9 Mira – 8,6 Пфлоп/сек

Mira – ще один геніальний продукт Cray. Варто зазначити, що проект цього суперкомп'ютера було розроблено на замовлення Міністерства енергетики Сполучених Штатів. Головна сфера застосування Mira – державні промислові та науково-дослідні проекти. Обчислювальна потужність комп'ютера складає 8,6 петафлопс в секунду.

8 K Computer – 10,5 Пфлоп/сек

Особливість цього суперкомп'ютера криється в його назві, яка походить від японського слова "кей" і означає 10 квадрильйонів. Приблизно в цю цифру упирається продуктивна потужність K Computer – 10,5 петафлопс. Специфіка цієї техніки полягає також у тому, що система використовує водяне охолодження, що дозволяє значно знизити споживання енергії та знизити швидкість компонування.

7 Oakforest-Pacs – 13,6 Пфлоп/сек

Японська компанія Fujitsu, яка також займалася розробкою K Computer, про яку згадувалося раніше, створила суперкомп'ютер нового покоління (генерації Knights Landing). Проект було виконано на замовлення Токійського та Цукубського університетів. Незважаючи на те, що спочатку планувалося оснастити комп'ютер пам'яттю 900 Тбайт і продуктивністю 25 квадрильйонів операцій, обчислювальна потужність його становить 13,6 петафлопс/c.

6 Cori – 14 Пфлоп/сек

До 2019 року Cori займав тверду 5 позицію у світовому рейтингу найпотужніших комп'ютерів, але в умовах технічного прогресу, що швидко розвивається, він все ж таки поступився одним рейтинговим «рядком» новітнім суперкомп'ютерам. Знаходиться він у Національній лабораторії імені Лоуренса та Берклі, у США. Cori вже зробив свій неповторний внесок у розвиток науки: за його допомогою швейцарські вчені зуміли змоделювати 45-кубітну квантову обчислювальну систему. 14 петафлопс - продуктивна потужність цієї "супермашини".

5 Sequoia – 17,2 Петафлопс

Багато експертів називають Sequoia найшвидшим суперкомп'ютером у світі, і недарма: арифметична продуктивність його дорівнює швидкості роботи 6,7 млрд. осіб, які б протягом 320 років виконували ідентичне завдання за допомогою калькуляторів. Відрізняється Sequoia і своїми розмірами: комп'ютер займає площу 390 квадратних метрів і складається з 96 стійок. 17,2 петафлопс - його продуктивність, що дорівнює майже шістнадцяти тисяч трильйонів операцій.

4 Titan – 17,6 Пфлоп/сек

Крім того, що Titan входить в топ найшвидших комп'ютерів у світі, він також вважається одним з найенергоефективніших, маючи показник 2142,77 мегафлопс на Ватт споживаної енергії. Секрет економії електроенергії полягає у використанні прискорювачів Nvidia, що забезпечують до 90% усієї обчислювальної потужності, яка, до речі, становить 17,6 петафлопс. Завдяки їм же Titan помітно зменшив свої габарити – зараз для розміщення йому достатньо лише 404 квадратні метри.

3 Piz Daint – 19,6 Петафлопс

Проект суперкомп'ютера Piz Daint був запущений ще 2013 року, у швейцарському місті Лугано. Розташовується він там же – у Швейцарському національному центрі суперкомп'ютерів. Piz Daint зібрав майже всі позитивні характеристики перерахованих вище аналогів, включаючи енергоефективність і високу швидкість, крім компактності: апарат складається з 28 великогабаритних стійок. Його обчислювальна міць складає 19,6 петафлопс.

2 Tianhe-2 – 33,9 Петафлопс

Суперкомп'ютер із романтичною назвою «Чумацький шлях» (у перекладі з китайської) до червня 2016 року очолював топ-500 найпотужніших комп'ютерів світу. Потужність його забезпечує швидкість 2507 трильйонів операцій на секунду, що дорівнює 33,9 петафлопс. Тяньхе-2 знайшов своє «покликання» в галузі будівництва: під час розрахунків забудов та прокладання доріг. Варто зазначити, що з початку 2013 року, як тільки «Чумацький шлях» було випущено, він не залишав провідної позиції рейтингів, що є по-справжньому потужним показником.

1 Sunway TaihuLight – 93 Петафлопс

Усередині цього комп'ютера знаходяться 40 960 продуктивних процесорів, чим і пояснюється його габаритність: Sunway займає площу близько 1000 квадратних метрів. У 2016 році на міжнародній конференції в Німеччині він був визнаний найшвидшим у своєму роді. На сьогоднішній день Sunway TaihuLight є першим у рейтингу і єдиним у топ-10 суперкомп'ютерів, здатним виробляти швидкість 93 петафлопс.

Якщо розглядати технічний прогрес у розрізі його впливу на людину, суспільство в цілому та навколишнє середовище, очевидно, що вона має глобальні недоліки. Сьогодні нам доступна безліч комп'ютерів, різних приладів і роботів. Але найвищою метою є знайти гідне застосування великим винаходам людства та направити їх використання на благо нашого спільного майбутнього, не перетворюючи їх на безглузді іграшки.

На Марс люди так і не літають, рак ще не вилікували, нафтової залежності не позбулися. І все-таки існують області, де людство досягло неймовірного прогресу за останні десятиліття. Обчислювальна міць комп'ютерів – саме одна з них.

Двічі на рік фахівці з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі та Університету Теннессі публікують Top-500, в якому пропонують список найпродуктивніших суперкомп'ютерів світу.

Як ключовий критерій у цьому рейтингу використовується характеристика, яка вже давно вважається однією з найбільш об'єктивних в оцінці потужності суперкомп'ютерів – флопс, або кількість операцій з плаваючою точкою за секунду.

Трохи забігаючи вперед, пропонуємо вам заздалегідь скуштувати ці цифри: продуктивність представників першого десятка топа вимірюється десятками квадрилліонів флопс. Для порівняння: ЕНІАК, перший комп'ютер в історії, мав потужність 500 флопс; Сьогодні середній персональний комп'ютер має потужність в сотні гігафлопс (мільярдів флопс), iPhone 6 має продуктивність приблизно в 172 гігафлопи, а ігрова приставка PS4 - в 1,84 терафлопса (трильйона флопс).

Озброївшись останнім «Топ-500» від листопада 2014 року, редакція Naked Science вирішила розібратися, що являють собою 10 найпотужніших суперкомп'ютерів світу, і для вирішення яких завдань потрібна така грандіозна обчислювальна міць.

10. Cray CS-Storm

Розташування: США
Продуктивність: 3,57 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 6,13 петафлопс
Потужність: 1,4 МВт

Як і майже всі сучасні суперкомп'ютери, включаючи кожен із представлених у цій статті, CS-Storm складається з безлічі процесорів, об'єднаних в єдину обчислювальну мережу за принципом масово-паралельної архітектури. Насправді ця система є безліч стійок («шаф») з електронікою (вузлами, що складаються з багатоядерних процесорів), які утворюють цілі коридори.

Cray CS-Storm – це ціла серія суперкомп'ютерних кластерів, проте один з них все ж таки виділяється на тлі інших. Зокрема, це загадковий CS-Storm, який використовує уряд США для невідомих цілей та у невідомому місці.

Відомо лише те, що американські чиновники купили вкрай ефективний з погляду споживання енергії (2386 мегафлопс на 1 Ватт) CS-Storm із загальною кількістю ядер майже 79 тисяч у американської компанії Cray.

На сайті виробника, втім, сказано, що кластери CS-Storm підходять для високопродуктивних обчислень у галузі кібербезпеки, геопросторової розвідки, розпізнавання образів, обробки сейсмічних даних, рендерингу та машинного навчання. Десь у цьому ряду, мабуть, і влаштувалося застосування урядового CS-Storm.

CRAY CS-STORM / © Cray

9. Vulcan – Blue Gene/Q

Розташування: США
Продуктивність: 4,29 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 5,03 петафлопс
Потужність: 1,9 МВт

"Вулкан" розроблений американською компанією IBM, відноситься до сімейства Blue Gene і знаходиться в Ліверморській національній лабораторії імені Е. Лоуренса. Суперкомп'ютер, що належить Міністерству енергетики США, складається з 24 стійок. Функціонувати кластер розпочав у 2013 році.

На відміну від згаданого CS-Storm, сфера застосування «Вулкану» добре відома – це різні наукові дослідження, у тому числі в галузі енергетики, на кшталт моделювання природних явищ та аналізу великої кількості даних.

Різні наукові групи та компанії можуть отримати доступ до суперкомп'ютера за заявкою, яку потрібно відправити до Центру інновацій у галузі високопродуктивних обчислень (HPC Innovation Centre), що базується у тій самій Ліверморській національній лабораторії.

Суперкомп'ютер Vulcan / © Laura Schulz and Meg Epperly/LLNL

8. Juqueen – Blue Gene/Q

Розташування: Німеччина
Продуктивність: 5 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 5,87 петафлопс
Потужність: 2,3 МВт

З моменту запуску в 2012 році Juqueen є другим за потужністю суперкомп'ютером у Європі та першим – у Німеччині. Як і «Вулкан», цей суперкомп'ютерний кластер розроблений компанією IBM у рамках проекту Blue Gene, причому відноситься до того ж покоління Q.

Знаходиться суперкомп'ютер в одному з найбільших дослідних центрів Європи в Юлісі. Використовується відповідно – для високопродуктивних обчислень у різних наукових дослідженнях.

Суперкомп'ютер Juqueen / © Jülich Supercomputing Centre (JSC)

7. Stampede – PowerEdge C8220

Розташування: США
Продуктивність: 5,16 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 8,52 петафлопс
Потужність: 4,5 МВт

Stampede, що знаходиться в Техасі, є єдиним у першій десятці Top-500 кластером, який був розроблений американською компанією Dell. Суперкомп'ютер складається із 160 стійок.

Цей суперкомп'ютер є найпотужнішим у світі серед тих, що застосовуються винятково з дослідницькою метою. Доступ до потужностей Stampede відкритий науковим групам. Використовується кластер у найширшому спектрі наукових областей – від найточнішої томографії людського мозку та передбачення землетрусів до виявлення патернів у музиці та мовних конструкціях.

Суперкомп'ютер Stampede / © Texas Advanced Computing Center

6. Piz Daint – Cray XC30

Розташування: Швейцарія
Продуктивність: 6,27 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 7,78 петафлопс
Потужність: 2,3 МВт

Швейцарський національний суперкомп'ютерний центр (CSCS) може похвалитися найпотужнішим суперкомп'ютером у Європі. Piz Daint, названий так на честь альпійської гори, був розроблений компанією Cray та належить до сімейства XC30, у рамках якого є найбільш продуктивним.

Piz Daint застосовується для різних дослідницьких цілей на кшталт комп'ютерного моделювання у галузі фізики високих енергій.

Суперкомп'ютер Piz Daint / © blogs.nvidia.com

5. Mira – Blue Gene/Q

Розташування: США
Продуктивність: 8,56 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 10,06 петафлопс
Потужність: 3,9 МВт

Суперкомп'ютер «Міру» був розроблений компанією IBM у рамках проекту Blue Gene у 2012 році. Відділення високопродуктивних обчислень Аргонської національної лабораторії, в якому розташовується кластер, було створено за допомогою державного фінансування. Вважається, що зростання інтересу до суперкомп'ютерних технологій з боку Вашингтона наприкінці 2000-х і на початку 2010-х років пояснюється суперництвом у цій галузі з Китаєм.

Розташований на 48 стояках Mira використовується в наукових цілях. Наприклад, суперкомп'ютер застосовується для кліматичного та сейсмічного моделювання, що дозволяє отримувати більш точні дані щодо передбачення землетрусів та змін клімату.

Суперкомп'ютер Mira / © Flickr

4. K Computer

Розташування: Японія
Продуктивність: 10,51 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 11,28 петафлопс
Потужність: 12,6 МВт

Розроблений компанією Fujitsu та розташований в Інституті фізико-хімічних досліджень у місті Кобе K Сomputer є єдиним японським суперкомп'ютером, що є присутнім у першій десятці Top-500.

Свого часу (червень 2011) цей кластер зайняв у рейтингу першу позицію, на один рік ставши найпродуктивнішим комп'ютером у світі. А в листопаді 2011 року K Computer став першим в історії, якому вдалося досягти потужності понад 10 петафлопс.

Суперкомп'ютер використовується у низці дослідницьких завдань. Наприклад, для прогнозування природних лих (що актуально для Японії через підвищену сейсмічну активність регіону та високу вразливість країни у разі цунамі) та комп'ютерного моделювання в галузі медицини.

Суперкомп'ютер K / © Fujitsu

3. Sequoia – Blue Gene/Q

Розташування: США
Продуктивність: 17,17 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 20,13 петафлопс
Потужність: 7,8 МВт

Найпотужніший із четвірки суперкомп'ютерів сімейства Blue Gene/Q, які потрапили до першої десятки рейтингу, розташований у США в Ліверморській національній лабораторії. IBM розробили Sequoia для Національної адміністрації ядерної безпеки (NNSA), яка потребувала високопродуктивного комп'ютера для цілком конкретної мети – моделювання ядерних вибухів.

Варто згадати, що реальні ядерні випробування заборонені ще з 1963 року, і комп'ютерна симуляція є одним із найбільш прийнятних варіантів для продовження досліджень у цій галузі.

Однак потужності суперкомп'ютера використовувалися для вирішення й інших, значно благородніших завдань. Наприклад, кластеру вдалося встановити рекорди продуктивності в космологічному моделюванні, і навіть під час створення електрофізіологічної моделі людського серця.

Суперкомп'ютер Sequoia / © Bob Hirschfeld/LLNL

2. Titan – Cray XK7

Розташування: США
Продуктивність: 17,59 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 27,11 петафлопс
Потужність: 8,2 МВт

Найбільш продуктивний із колись створених на Заході суперкомп'ютерів, а також найпотужніший комп'ютерний кластер під маркою компанії Cray знаходиться в США в Національній лабораторії Оук-Рідж. Незважаючи на те, що суперкомп'ютер, який знаходиться в розпорядженні американського Міністерства енергетики, офіційно доступний для будь-яких наукових досліджень, у жовтні 2012 року, коли Titan був запущений, кількість заявок перевищила всякі межі.

Через це в Оукріджській лабораторії було скликано спеціальну комісію, яка з 50 заявок відібрала лише 6 найбільш «передових» проектів. Серед них, наприклад, моделювання поведінки нейтронів у самому серці ядерного реактора, а також прогнозування глобальних кліматичних змін на найближчі 1-5 років.

Незважаючи на свою обчислювальну міць та вражаючі габарити (404 квадратні метри), Titan недовго протримався на п'єдесталі. Вже за півроку після тріумфу в листопаді 2012 року гордість американців у галузі високопродуктивних обчислень несподівано потіснив вихідець зі Сходу, безперецедентно обігнавши попередніх лідерів рейтингу.

Суперкомп'ютер Titan / © olcf.ornl.gov

1. Tianhe-2 / Чумацький шлях-2

Розташування: Китай
Продуктивність: 33,86 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 54,9 петафлопс
Потужність: 17,6 МВт

З моменту свого першого запуску "Тяньхе-2", або "Млечний-шлях-2", ось уже близько двох років є лідером Top-500. Цей монстр майже вдвічі перевершує за продуктивністю №2 у рейтингу – суперкомп'ютер TITAN.

Розроблений Оборонним науково-технічним університетом Народно-визвольної армії КНР та компанією Inspur «Тяньхе-2» складається із 16 тисяч вузлів із загальною кількістю ядер у 3,12 мільйона. Оперативна пам'ять усієї колосальної конструкції, що займає 720 квадратних метрів, становить 1,4 петабайт, а запам'ятовуючого пристрою - 12,4 петабайт.

«Чумацький шлях-2» був сконструйований з ініціативи китайського уряду, тому немає нічого дивного в тому, що його безпрецедентна міць служить, зважаючи на все, потребам держави. Офіційно було заявлено, що суперкомп'ютер займається різними моделюваннями, аналізом величезної кількості даних та забезпеченням державної безпеки Китаю.

З огляду на секретність, властиву військовим проектам КНР, залишається лише здогадуватися, яке саме застосування іноді отримує «Чумацький шлях-2» у руках китайської армії.

Суперкомп'ютер Tianhe-2 / © Popsci.com

Суперкомп'ютер Titan

Трохи забігаючи вперед, пропонуємо вам заздалегідь скуштувати ці цифри: продуктивність представників першого десятка топа вимірюється десятками квадрилліонів флопс. Для порівняння: ЕНІАК, перший комп'ютер в історії, мав потужність 500 флопс; Сьогодні середній персональний комп'ютер має потужність в сотні гігафлопс (мільярдів флопс), iPhone 6 має продуктивність приблизно в 172 гігафлопи, а ігрова приставка PS4 - в 1,84 терафлопса (трильйона флопс).

Озброївшись останнім «Топ-500» від листопада 2014 року, редакція Naked Science вирішила розібратися, що являють собою 10 найпотужніших суперкомп'ютерів світу, і для вирішення яких завдань потрібна така грандіозна обчислювальна міць.

Розташування: США
Продуктивність: 3,57 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 6,13 петафлопс
Потужність: 1,4 МВт

Як і майже всі сучасні суперкомп'ютери, включаючи кожен із представлених у цій статті, CS-Storm складається з безлічі процесорів, об'єднаних в єдину обчислювальну мережу за принципом масово-паралельної архітектури. Насправді ця система є безліч стійок («шаф») з електронікою (вузлами, що складаються з багатоядерних процесорів), які утворюють цілі коридори.

Cray CS-Storm – це ціла серія суперкомп'ютерних кластерів, проте один з них все ж таки виділяється на тлі інших. Зокрема, це загадковий CS-Storm, який використовує уряд США для невідомих цілей та у невідомому місці.

Відомо лише те, що американські чиновники купили вкрай ефективний з погляду споживання енергії (2386 мегафлопс на 1 Ватт) CS-Storm із загальною кількістю ядер майже 79 тисяч у американської компанії Cray.

На сайті виробника, втім, сказано, що кластери CS-Storm підходять для високопродуктивних обчислень у галузі кібербезпеки, геопросторової розвідки, розпізнавання образів, обробки сейсмічних даних, рендерингу та машинного навчання. Десь у цьому ряду, мабуть, і влаштувалося застосування урядового CS-Storm.

CRAY CS-STORM

9. Vulcan – Blue Gene/Q

Розташування: США
Продуктивність: 4,29 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 5,03 петафлопс
Потужність: 1,9 МВт

"Вулкан" розроблений американською компанією IBM, відноситься до сімейства Blue Gene і знаходиться в Ліверморській національній лабораторії імені Е. Лоуренса. Суперкомп'ютер, що належить Міністерству енергетики США, складається з 24 стійок. Функціонувати кластер розпочав у 2013 році.

На відміну від згаданого CS-Storm, сфера застосування «Вулкану» добре відома – це різні наукові дослідження, у тому числі в галузі енергетики, на кшталт моделювання природних явищ та аналізу великої кількості даних.

Різні наукові групи та компанії можуть отримати доступ до суперкомп'ютера за заявкою, яку потрібно відправити до Центру інновацій у галузі високопродуктивних обчислень (HPC Innovation Centre), що базується у тій самій Ліверморській національній лабораторії.

Суперкомп'ютер Vulcan

8. Juqueen – Blue Gene/Q

Розташування: Німеччина
Продуктивність: 5 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 5,87 петафлопс
Потужність: 2,3 МВт

З моменту запуску в 2012 році Juqueen є другим за потужністю суперкомп'ютером у Європі та першим – у Німеччині. Як і «Вулкан», цей суперкомп'ютерний кластер розроблений компанією IBM у рамках проекту Blue Gene, причому відноситься до того ж покоління Q.

Знаходиться суперкомп'ютер в одному з найбільших дослідних центрів Європи в Юлісі. Використовується відповідно – для високопродуктивних обчислень у різних наукових дослідженнях.

Суперкомп'ютер Juqueen

7. Stampede – PowerEdge C8220

Розташування: США
Продуктивність: 5,16 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 8,52 петафлопс
Потужність: 4,5 МВт

Stampede, що знаходиться в Техасі, є єдиним у першій десятці Top-500 кластером, який був розроблений американською компанією Dell. Суперкомп'ютер складається із 160 стійок.

Цей суперкомп'ютер є найпотужнішим у світі серед тих, що застосовуються винятково з дослідницькою метою. Доступ до потужностей Stampede відкритий науковим групам. Використовується кластер у найширшому спектрі наукових областей – від найточнішої томографії людського мозку та передбачення землетрусів до виявлення патернів у музиці та мовних конструкціях.

Суперкомп'ютер Stampede

6. Piz Daint – Cray XC30

Розташування: Швейцарія
Продуктивність: 6,27 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 7,78 петафлопс
Потужність: 2,3 МВт

Швейцарський національний суперкомп'ютерний центр (CSCS) може похвалитися найпотужнішим суперкомп'ютером у Європі. Piz Daint, названий так на честь альпійської гори, був розроблений компанією Cray та належить до сімейства XC30, у рамках якого є найбільш продуктивним.

Piz Daint застосовується для різних дослідницьких цілей на кшталт комп'ютерного моделювання в галузі фізики високих енергій.

Суперкомп'ютер Piz Daint

5. Mira – Blue Gene/Q

Розташування: США
Продуктивність: 8,56 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 10,06 петафлопс
Потужність: 3,9 МВт

Суперкомп'ютер «Міру» був розроблений компанією IBM у рамках проекту Blue Gene у 2012 році. Відділення високопродуктивних обчислень Аргонської національної лабораторії, в якому розташовується кластер, було створено за допомогою державного фінансування. Вважається, що зростання інтересу до суперкомп'ютерних технологій з боку Вашингтона наприкінці 2000-х і на початку 2010-х років пояснюється суперництвом у цій галузі з Китаєм.

Розташований на 48 стояках Mira використовується в наукових цілях. Наприклад, суперкомп'ютер застосовується для кліматичного та сейсмічного моделювання, що дозволяє отримувати більш точні дані щодо передбачення землетрусів та змін клімату.

Суперкомп'ютер Mira

4. K Computer

Розташування: Японія
Продуктивність: 10,51 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 11,28 петафлопс
Потужність: 12,6 МВт

Розроблений компанією Fujitsu та розташований в Інституті фізико-хімічних досліджень у місті Кобе, K Сomputer є єдиним японським суперкомп'ютером, що є присутнім у першій десятці Top-500.

Свого часу (червень 2011) цей кластер зайняв у рейтингу першу позицію, на один рік ставши найпродуктивнішим комп'ютером у світі. А в листопаді 2011 року K Computer став першим в історії, якому вдалося досягти потужності понад 10 петафлопс.

Суперкомп'ютер використовується у низці дослідницьких завдань. Наприклад, для прогнозування природних лих (що актуально для Японії через підвищену сейсмічну активність регіону та високу вразливість країни у разі цунамі) та комп'ютерного моделювання в галузі медицини.

Суперкомп'ютер K

3. Sequoia – Blue Gene/Q

Розташування: США
Продуктивність: 17,17 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 20,13 петафлопс
Потужність: 7,8 МВт

Найпотужніший із четвірки суперкомп'ютерів сімейства Blue Gene/Q, які потрапили до першої десятки рейтингу, розташований у США в Ліверморській національній лабораторії. IBM розробили Sequoia для Національної адміністрації ядерної безпеки (NNSA), яка потребувала високопродуктивного комп'ютера для цілком конкретної мети – моделювання ядерних вибухів.

Варто згадати, що реальні ядерні випробування заборонені ще з 1963 року, і комп'ютерна симуляція є одним із найбільш прийнятних варіантів для продовження досліджень у цій галузі.

Однак потужності суперкомп'ютера використовувалися для вирішення й інших, значно благородніших завдань. Наприклад, кластеру вдалося встановити рекорди продуктивності в космологічному моделюванні, і навіть під час створення електрофізіологічної моделі людського серця.

Суперкомп'ютер Sequoia

2. Titan – Cray XK7

Розташування: США
Продуктивність: 17,59 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 27,11 петафлопс
Потужність: 8,2 МВт

Найбільш продуктивний із колись створених на Заході суперкомп'ютерів, а також найпотужніший комп'ютерний кластер під маркою компанії Cray, знаходиться в США в Національній лабораторії Оук-Рідж. Незважаючи на те, що суперкомп'ютер, який знаходиться в розпорядженні американського Міністерства енергетики, офіційно доступний для будь-яких наукових досліджень, у жовтні 2012 року, коли Titan був запущений, кількість заявок перевищила всякі межі.

Через це в Оукріджській лабораторії було скликано спеціальну комісію, яка з 50 заявок відібрала лише 6 найбільш «передових» проектів. Серед них, наприклад, моделювання поведінки нейтронів у самому серці ядерного реактора, а також прогнозування глобальних кліматичних змін на найближчі 1-5 років.

Незважаючи на свою обчислювальну міць та вражаючі габарити (404 квадратні метри), Titan недовго протримався на п'єдесталі. Вже за півроку після тріумфу в листопаді 2012 року гордість американців у галузі високопродуктивних обчислень несподівано потіснив вихідець зі Сходу, безперецедентно обігнавши попередніх лідерів рейтингу.

Суперкомп'ютер Titan

1. Tianhe-2 / Чумацький шлях-2

Розташування: Китай
Продуктивність: 33,86 петафлопс
Теоретичний максимум продуктивності: 54,9 петафлопс
Потужність: 17,6 МВт

З моменту свого першого запуску "Тяньхе-2", або "Млечний-шлях-2", ось уже близько двох років є лідером Top-500. Цей монстр майже вдвічі перевершує за продуктивністю №2 у рейтингу – суперкомп'ютер TITAN.

Розроблений Оборонним науково-технічним університетом Народно-визвольної армії КНР та компанією Inspur, «Тяньхе-2» складається із 16 тисяч вузлів із загальною кількістю ядер у 3,12 мільйона. Оперативна пам'ять усієї колосальної конструкції, що займає 720 квадратних метрів, становить 1,4 петабайт, а запам'ятовуючого пристрою - 12,4 петабайт.

«Чумацький шлях-2» був сконструйований з ініціативи китайського уряду, тому немає нічого дивного в тому, що його безпрецедентна міць служить, зважаючи на все, потребам держави. Офіційно було заявлено, що суперкомп'ютер займається різними моделюваннями, аналізом величезної кількості даних та забезпеченням державної безпеки Китаю.

З огляду на секретність, властиву військовим проектам КНР, залишається лише здогадуватися, яке саме застосування іноді отримує «Чумацький шлях-2» у руках китайської армії.

Суперкомп'ютер Tianhe-2

Термін «суперкомп'ютер» має два тлумачення - серйозне офіційне і жартівливе. Перше тлумачення запропоновано Джорджем Майклом і Сіднеєм Фернбахом, які працювали в Ліверморській національній лабораторії та компанії CDC у 1960-х: обчислювальна система, яка багаторазово перевершує за продуктивністю типові комп'ютери свого часу. Другий варіант тлумачення «суперкомп'ютера» (жартівливий) – будь-який комп'ютер, створений Сеймуром Креєм, піонером суперкомп'ютеробудування, який створив компанію Cray Inc, яка досі лідирує в цій галузі.

Термін «суперкомп'ютер» має два тлумачення – серйозне офіційне і жартівливе. Перше тлумачення запропоновано Джорджем Майклом і Сіднеєм Фернбахом, які працювали в Ліверморській національній лабораторії та компанії CDC у 1960-х: обчислювальна система, яка багаторазово перевершує за продуктивністю типові комп'ютери свого часу. Другий варіант тлумачення «суперкомп'ютера» (жартівливий) – будь-який комп'ютер, створений Сеймуром Креєм, піонером суперкомп'ютеробудування, який створив компанію Cray Inc., яка досі лідирує в цій галузі.

Процес монтажу суперкомп'ютера Cray-1 (1978)

Що нам варто «суперкомп» збудувати?

Сучасні суперкомп'ютери, на відміну від «обчислювальних монстрів» 1970-1980-х років, являють собою не цілісні ПК, а сотні або навіть тисячі об'єднаних у локальну мережу монтажних шаф зі стійковими серверами. Кожен вузол включає один або кілька центральних процесорів, опціонально співпроцесори (графічні прискорювачі, а точніше прискорювачі обчислень), модулі оперативної пам'яті, системи енергоживлення та охолодження рідини і, звичайно ж, Ethernet-адаптер для підключення до загальної суперкомп'ютерної мережі.

Для ефективної роботи суперкомп'ютера потрібна операційна система (зазвичай спеціально адаптована версія Linux) і прикладне програмне забезпечення, здатне розпаралелювати глобальне завдання на сотні тисяч або навіть мільйони простих завдань (процесів). В обслуговуванні найбільших суперкомп'ютерів світу задіяно до півсотні людей: науковці, програмісти, інженери.

Рейтинги TOP500 та Green500

Список найпотужніших суперкомп'ютерів на планеті TOP500 оновлюється двічі на рік (у червні та листопаді) та публікується на сайті www.top500.org. Новітня редакція ТОР500 (червень 2014) стала 43-ю в історії . Вимірюють швидкодію суперкомп'ютерів за допомогою бенчмарку Linpack, яка тестує піддослідного рішенням щільних систем лінійних рівнянь алгебри. Паралельно з TOP500 ведеться рейтинг найенергоефективніших обчислювальних систем світу – Green500.

1. Tianhe-2 (Китай)

Як мінімум до листопада 2014 року залишатиметься непереможним китайський «обчислювальний монстр» Tianhe-2, назва якого перекладається як «Чумацький шлях». Продуктивність суперкомп'ютера компанії Inspur, встановленого в Оборонному науково-технічному університеті НВАК у місті Чанша, дорівнює 33,86 PFLOPS, а енергоспоживання – 17,81 МВт. Досягти такої високої швидкодії вдалося завдяки наявності 3,12 млн. обчислювальних ядер, тільки не всі є процесорними.

Архітектура Tianhe-2 – гібридна, тобто включає як 12-ядерні центральні процесори Intel Xeon E5-2692, так і 57-ядерні співпроцесори Intel Xeon Phi 31S1P. Оперативної пам'яті цього суперкомп'ютера сумарно 1 Пбайт. Кому і, головне, коли вдасться відібрати пальму першості у Tianhe-2, наразі не відомо, адже перевага над другим місцем рейтингу має аж дворазову.

2. Titan (США)

Американський суперкомп'ютер Titan з продуктивністю 17,59 PFLOPS та енергоспоживанням 8,21 МВт – далеко не єдиний витвір компанії Cray Inc., встановлений в Окріджській національній лабораторії (вони давно співпрацюють). Використовується Titan зв'язка з 16-ядерних центральних процесорів AMD Opteron 6274 (сумарна кількість ядер 0,56 млн. штук) і прискорювачів обчислень NVIDIA Tesla K20X, кожен з 2688 ядрами CUDA. Об'єм оперативної пам'яті дорівнює 0,7 Пбайт. До запуску в експлуатацію Tianhe-2 у червні 2013 року саме Titan був найпотужнішою обчислювальною системою на планеті.

3. Sequoia (США)

Бронзовим призером найновішого рейтингу TOP500 з показниками 17,17 PFLOPS та 7,89 МВт є ще один «американець» - суперкомп'ютер Sequoia. Він побудований компанією IBM на базі власних 16-ядерних процесорів Power BQC на замовлення Ліверморської національної лабораторії. На відміну від вищезгаданих Tianhe-2 і Titan, жодних співпроцесорів у Sequoia немає, тому всі 1,57 млн його ядер - процесорні. У плані обсягу ОЗУ даний суперкомп'ютер є абсолютним рекордсменом - 1,57 Пбайт. З червня по листопад 2012 Sequoia був номером один у світі.

4. K computer (Японія)

Ще один екс-чемпіон – японський K computer (10,51 PFLOPS; 0,7 млн. ядер; 1,4 Пбайт ОЗУ), який лідирував у рейтингу ТОП500 протягом 2011 року. За будівництво суперкомп'ютера для Інституту фізико-хімічних досліджень у місті Кобе відповідала компанія Fujitsu, вибір якої упав не на звичні процесори Intel та AMD x86_64, і навіть не на IBM Power, а на власні 8-ядерні SPARC64 VIIIfx. Єдиним великим виробником чіпів архітектури SPARC, окрім Fujitsu, є компанія Oracle, яка поглинула серверний бізнес Sun Microsystems. З'їдає 12,66 МВт електрики K computer є неенергоефективним у топ-десятці (менше 1 PFLOPS на 1 МВт).

5. Mira (США)

На замовлення Аргонського національної лабораторії компанією IBM побудований суперкомп'ютер Mira, що своєю архітектурою нагадує вищезгаданий Sequoia. Його продуктивність дорівнює 8,59 PFLOPS (786 тис. процесорних ядер), а енергоспоживання – 3,94 МВт.

6. Piz Daint (Швейцарія)

Найпотужніша в Європі обчислювальна система Piz Daint (ім'ячко ще те!) була запущена компаніями Cray Inc. у другій половині 2013 року у Швейцарському національному суперкомп'ютерному центрі. У даній науковій установі крім Piz Daint, продуктивність якого оцінюють у 6,27 PFLOPS, розміщено ще трьох учасників ТОР500. Втім, суперкомп'ютери часто «гнездятся зграями» (інші приклади – Окриджська та Ліверморська національні лабораторії, США). Архітектура Piz Daint включає процесори Intel та «відеокарти» NVIDIA.

7. Stampede (США)

Компанія Dell, на відміну від IBM та Cray Inc., добре знайома обивателю своїми настільними ПК та ноутбуками. Але водночас займаються виробництвом серверів і навіть будівництвом суперкомп'ютерів. Сьоме місце у рейтингу ТОР500 – обчислювальна система Stampede від компанії Dell. Продуктивність суперкомп'ютера, встановленого в Техаському центрі передових комп'ютерів, дорівнює 5,17 PFLOPS. Схема будівлі – аналогічна Tianhe-2 (центральні процесори та співпроцесори від Intel).

8-9. JUQUEEN (Німеччина) та Vulcan (США)

Суперкомп'ютери JUQUEEN (5,01 PFLOPS) та Vulcan (4,29 PFLOPS) – чергові твори компанії IBM. Розміщені вони у Дослідницькому центрі Юліх (Німеччина) та Ліверморської національної лабораторії (США) відповідно.

10. Безіменний Cray XC30 (США)

Єдиним новачком в оновленому рейтингу ТОП500 (червень 2014) став поки що безіменний суперкомп'ютер із продуктивністю 3,14 PFLOPS, створений на замовлення Уряду США. Побудований він на базі суперкомп'ютерної платформи Cray XC30, яка застосовується у вищезгаданому Piz Daint.

У сухому залишку

Суперкомп'ютери здатні як аналізувати великі обсяги статистичних даних, а й моделювати різні ситуації та явища. Саме тому вони незамінні для економічних розрахунків, фізичних, хімічних та біологічних експериментів, прогнозування погоди та природних катаклізмів.

Крім того, суперкомп'ютери є предметами національної гордості. Так, у США розміщено 232 суперкомп'ютери з ТОР500 (рік тому було 252), у Китаї – 76 (попередня кількість 66), у Великій Британії та Японії – по 30. Найпотужніший український суперкомп'ютер, встановлений у НТУУ «Київський політехнічний інститут», на жаль , давно не модернізувався, тому до ТОР500 не входить.