ابر کامپیوتر یا Supercomputer به سیستم های رایانه ای گفته می شود که اندازه های غول پیکری داشته و ممکن است فضای یک اتاق را اشغال کنند. البته وقتی می گوییم ابر رایانه یک اتاق را می گیرد به معنای یک سیستم کاملا پیشرفته و کارآمد با تعداد زیادی دستگاه تهویه و اتصالات شبکه ای است که درون کابینت های مخصوصی قرار گرفته اند. به این ابر رایانه ها Mainframe هم گفته می شود.
در این بخش می خواهیم نگاه دقیق تری به اجزای یک ابر رایانه داشته باشیم و با قدرتمند ترین ابر کامپیوترها در دنیا آشنا شویم. پس همراه ما باشید.
ابر کامپیوتر یا Supercomputer چه تفاوتی با کامپیوتر خانگی دارد؟!
قبل از اینکه به سراغ نمونه های غول پیکر ابر رایانه ها در دنیا برویم، بیایید آنها را با یک سیستم کامپیوتری خانگی مقایسه کنیم.
یکی از مهم ترین ویژگی های یک سیستم کامپیوتری، قدرت محاسباتی یا قدرت پردازش در آن است. برای اندازه گیری این معیار معمولا تعداد اعمال محاسباتی در ثانیه تخمین زده می شود. این معیار برای سیستم های رایانه ای خانگی که پردازنده معمولی دارند توسط نرم افزارهای بنچ مارک اندازه گیری می شود.
البته از آنجایی که صنعت ابر رایانه ها و به طور کلی تکنولوژی های به کار رفته در سیستم های رایانه ای روز به روز در حال پیشرفت است، نمی توان یک مقدار مشخص برای آن تعیین کرد. یعنی نمی توان گفت اگر قدرت پردازشی یک سیستم عدد x باشد آن را در دسته ابر کامپیوتر یا Supercomputer قرار می دهیم.
به عنوان مثال سیستم های گیمینگ می توانند یک ابر رایانه در مقایسه با سیستم های رایانه ای قدیمی باشند!
اگر بخواهیم یک مقایسه کوچک داشته باشیم باید با معیار FLOPS (Floating Operation Per Second) آشنا شویم. این معیار تعداد عمل اعشاری در هر ثانیه را نشان می دهد. امروزه کارت های گرافیکی می توانند بین 5 تا 15 ترافلاپس قدرت داشته باشند که با دقت 32 بیت یا 64 بیت همراه می شود.
ابر کامپیوترها به اندازه چند پتافلاپس قدرت دارند. پتافلاپس معادل هزار ترافلاپس است و بهترین سیستم های گیمینگ ممکن است 10 ترافلاپس قدرت کلی داشته باشند.
بنابراین یک ابر رایانه چند هزار برابر یک سیستم خانگی قدرتمند، پردازش دارد و البته که بهینه تر عمل می کند.
قدرتمند ترین ابر کامپیوترهای دنیا کدام است؟!
وقتی نگاهی به لیست ابر کامپیوتر یا Supercomputer ها در دنیای می اندازیم، نام کشورهای چین، آمریکا و ژاپن بیشتر از سایر کشورها به چشم می خورد.
Sunway Taihulight چینی را می توان یکی از بهترین ابر رایانه ها به حساب آورد که مشخصات آن را در زیر می بینید:
• پردازنده SW26010 که 4 هسته با سرعت 1.45گیگاهرتز دارد.
• هر گروه هسته 65 هسته دارد و در مجموع 260 هسته در هر گره دیده می شود.
• هر کابینت سیستم شامل 1024 گره است.
• کل سیستم شامل 40 کابینت است.
این کابینت ها با اتصال از طریق PCIe3.0 که شبکه بسیاری سریعی است، با یکدیگر ارتباط دارند. این شبکه سریع Sunway Network نام گذاری شده است. در این شبکه داده ها با سرعت 70 ترابایت بر ثانیه منتقل می شود که باورکردنی نیست!
توان مصرفی این ابر کامپیوتر هم حدود 15 هزار کیلووات است که برای ساخت آن نزدیک به 390 میلیون دلار هزینه شده است.
10 ابر کامپیوتر یا Supercomputer قدرتمند در دنیا
• Sunway TaihuLight چین؛ ۱۰۶۴۹۶۰۰ هسته، قدرت ۹۳۰۱۴ ترافلاپس
• Tianhe-2 MilkyWay-2 چین؛ ۳۱۲۰۰۰۰ هسته، قدرت ۳۳۹۶۲ ترافلاپس
• Piz Daint سوییس؛ ۳۶۱۷۶۰ هسته، قدرت ۱۹۵۹۰ ترافلاپس
• Gyoukou ژاپن؛ ۱۹۸۶۰۰۰۰ هسته، قدرت ۱۹۱۳۶ ترافلاپس
• Titan آمریکا؛ ۵۶۰۶۴۰ هسته، قدرت ۱۷۵۹۰ ترافلاپس
• Sequoia آمریکا؛ ۱۵۷۲۸۶۴ هسته، قدرت ۱۷۱۷۳ ترافلاپس
• Trinity آمریکا؛ ۹۷۹۹۶۸ هسته، قدرت ۱۴۱۳۷ ترافلاپس
• Cori آمریکا؛ ۶۲۲۳۳۶ هسته، قدرت ۱۴۰۱۵ ترافلاپس
• Oakforest-PACS ژاپن؛ ۵۵۶۱۰۴ هسته، قدرت ۱۳۵۵۵ ترافلاپس
• K Computer – Sparc64 ژاپن؛ ۷۰۵۰۲۴ هسته، قدرت ۱۰۵۱۰ ترافلاپس
ابر کامپیوتر یا Supercomputer چه کاربردی دارد؟!
احتمالا همیشه برای شما هم سوال بوده که این سیستم های کامپیوتری قدرتمند را در کجا استفاده می کنند؟! اصلا با وجود پیشرفت هایی که در صنعت تکنولوژی و تولید گجت های هوشمند وجود دارد، چرا همچنان ابر رایانه ها استفاده می شوند.
برای پاسخ به این پرسش باید گفت ابر کامپیوترها بیشتر در حوزه تحقیقات کارایی دارند. معمولا تحقیقاتی که به محاسبات پیچیده نیاز داشته باشند را نمی توان بر عهده کامپیوترهای معمولی یا سرورهای قدرتمند گذاشت.
در ادامه با کارایی این سیستم ها بیشتر آشنا می شویم.
ابر رایانه ها در صنعت
یکی از کاربردهای ابر کامپیوترها، شبیه سازی دستگاه های مختلف است. به عنوان مثال شرکت معروف جنرال الکتریک که در حوزه هوافضا حرفی برای گفتن دارد، برای شبیه سازی موتور جت در آزمایشگاه های خود از ابر رایانه ها کمک می گیرد.
ابر کامپیوتر یا Supercomputer می تواند اطلاعات مربوط به صنایع نفت و گاز را برای شناسایی ذخایر نفتی در خلیج مکزیک در اختیار دانشمندان آزمایشگاه های ملی لارنس لیورمور قرار دهند.
در صنایع مربوط به طراحی و تولید هواپیماها نیز ابر رایانه ها به کمک شرکت بویینگ آمده اند تا بتواند شبیه سازی دقیقی از ایرودینامیک خود داشته باشد.
شاید بیشترین کاربرد ابر رایانه ها را بتوان در صنایع هوافضا دید که کوچک ترین خطا در محاسبات با هزینه ها و تاوان های هنگفتی همراه می شود.
نقش ابر کامپیوتر در دولت
بسیاری از مراکز تحقیقاتی که در رابطه با انواع بیماری های ویروسی و باکتریایی فعالیت دارند، با استفاده از سوپرکامپیوترها، شبیه سازی ویروس ها را دنبال می کنند. این شبیه سازی ها می تواند اطلاعات خوبی برای پیشگیری و درمان بیماری ها در اختیار محققین قرار دهد.
علاوه بر این ابر کامپیوتر یا Supercomputer می تواند مدل جوی دقیقی را در اختیار سازمان های دولتی قرار دهد. با این کار پیش بینی طوفان ها و گردبادهای خطرناک ساده تر بوده و فعالیت دولت برای حفظ مال و جان شهروندان کارآمدتر خواهد بود.
ابر رایانه ها و صنعت نظامی
در آخر باید گفت بسیاری از ابر رایانه ها در صنایع نظامی به کار می روند. این کامپیوترهای قدرتمند اجازه شبیه سازی انواع تسلیحات مخرب را به دولت ها می دهند.
به عنوان مثال ابر کامپیوتری به اسم Condor Cluster در سال 2010 در ارتش آمریکا استفاده می شد که در نیروی هوایی این کشور به کار می آمد.
جالب است بدانید محققان با استفاده از 1760 کنسول پلی استیشن 3 توانستند یک ابر رایانه با قدرت 500 ترافلاپس طراحی کنند که برای تحقیق در زمینه هوش مصنوعی کارایی دارد!
نسل بعدی ابر رایانه ها: رایانه های کوانتومی
با پیشرفت علم و تکنولوژی، بسیاری از افراد پیش بینی کرده اند که نسل بعدی ابر کامپیوتر یا Supercomputer رایانه های کوانتومی باشند. این رایانه ها به جای داشتن ریز پردازنده سنتی مبتنی بر ترانزیستور، از دستکاری وضعیت ذرات زیر اتمی ساخته می شوند.
دیدگاه خود را بنویسید