Предлагаем Вашему вниманию виртуальную выставку на тему « Суперкомпьютеры и их применение ». Здесь Вы познакомитесь с историей создания первых суперкомпьютеров, а также какую роль играют суперкомпьютеры в нынешнее время в повседневной жизни людей. Навигация по данной выставке осуществляется с помощью « стрелочек ». Желаем Вам приятного чтения !

« Недалеко то время, когда электронные машины будут кладовыми не только технических и научных знаний человечества, но и всего, что было создано им за многие века своего существования ; они станут огромной и вечной памятью его » Академик В. М. Глушков Разработал : Чекарев В. В.

1. Введение Введение 2. Что такое « Суперкомьютер »? Что такое « Суперкомьютер »? 3. История создания суперкомпьютеров История создания суперкомпьютеров 4. Устройство суперкомпьютера Устройство суперкомпьютера 5. Сферы применения суперкомпьютеров Сферы применения суперкомпьютеров

С момента появления первых компьютеров одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками, была производительность вычислительной системы. За время развития компьютерной индустрии производительность процессора стремительно возрастала, однако появление все более изощренного программного обеспечения, рост числа пользователей и расширение сферы приложения вычислительных систем предъявляют новые требования к мощности используемой техники, что и привело к появлению суперкомпьютеров. Что же такое суперкомпьютеры, и зачем они нужны ?

Суперкомпьютер (Supercomputer, СуперЭВМ, сверх вычислитель ) специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров. Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

Началом эры суперкомпьютеров можно назвать 1976 год, когда появилась первая векторная система Cray 1, которую изобрел американский инженер С. Крей. « Крей -1» мог осуществлять 240 млн. вычислений в одну секунду. Он применялся для научных исследований, таких, например, как моделирование сложных физических явлений. Такие компьютеры приобретались правительственными учреждениями и университетскими лабораториями. Работая с ограниченным в то время набором приложений, Cray 1 показала настолько впечатляющие по сравнению с обычными системами результаты, что заслуженно получила название суперкомпьютер и определяла развитие всей индустрии высокопроизводительных вычислений еще долгие годы.

В 1985 г. появился « Крей -2», который мог выполнить млн. операций за 1 с. Представленный в 1988 г. « Крей Y-MP» обладал быстродействием млн. операций за секунду. Позднее были созданы суперкомпьютеры с ещё большим быстродействием. Крей -2 (1985) Крей Y-MP (1988)

Первым отечественным суперкомпьютером является БЭСМ -6, выпущенный в 1967 году под руководством, гениального инженера Сергея Алексеевича Лебедева. В данном компьютере было заложено так много инновационных решений, что её производство продолжалось на протяжении двадцати лет. Попытка американских инженеров создать что - либо совершеннее БЭСМ -6, носившая имя ILLIAC-IV, окончилась неудачей : данный суперкомпьютер оказалась дороже, сложнее и медленнее " русской машины ". БЭСМ -6ILLIAC-IV

В последние годы своей жизни Лебедев руководил работами по созданию многопроцессорного комплекса " Эльбрус ", однако в 1974 году смерть помешала ему увидеть результаты своих трудов. Работы над первым компьютером серии " Эльбрус " завершились в 1979 году. По производительности он отставал от зарубежных аналогов, но в его процессоре впервые была применена технология суперскалярности. Суперскалярная архитектура, то есть технология параллельного выполнения нескольких команд, независимых друг от друга, вскоре была реализована в большинстве процессоров для персональных компьютеров ; таким образом, в процессорах Intel и AMD есть частичка нашего, русского, инженерного знания.

Существуют различные подходы к достижению высокой вычислительной мощности вычислительных установок. В последнее время все большую популярность завоевывают архитектуры MPP и кластерный принцип построения суперкомпьютеров : используются широкодоступные компоненты – самые обычные процессоры, материнские системные платы ( чаще двухпроцессорные и более ), модули памяти, жесткие диски ; из этих компонентов собирают большое число вычислительных узлов ; вычислительные узлы соединяются между собою системной сетью, для этого используются либо существующие технологии высокоскоростных локальных сетей (Gigabit Ethernet), либо специализированные высокопроизводительные сетевые технологии (Myrinet, SCI, Infiniband и т. п.); системную сеть используют только для интеграции вычислительной мощности вычислительных узлов ; как правило, это делается за счет реализации при помощи аппаратуры системной сети примитивов MPI; часто кроме системной сети узлы связывают еще различными сетями : вспомогательной сетью, как правило, с протоколом TCP/IP ( используется для передачи файлов и управления узлами ); сервисной сетью ( например, для управления электропитанием, для мониторинга и управления вычислительными узлами и т. п.).

Серверная материнская плата с 4- мя процессорами

Ниже приведён далеко не полный список областей применения суперкомпьютеров : Математические проблемы : криптография, статистика Физика высоких энергий : процессы внутри атомного ядра, физика плазмы, анализ данных экспериментов, проведенных на ускорителях ; разработка и совершенствование атомного и термоядерного оружия, управление ядерным арсеналом, моделирование ядерных испытаний ; моделирование жизненного цикла ядерных топливных элементов, проекты ядерных и термоядерных реакторов ; Наука о Земле : прогноз погоды, состояния морей и океанов ; предсказание климатических изменений и их последствий ; исследование процессов, происходящих в земной коре, для предсказания землетрясений и извержений вулканов ; анализ данных геологической разведки для поиска и оценки нефтяных и газовых месторождений, моделирование процесса выработки месторождений ; моделирование растекания рек во время паводка, растекания нефти во время аварий ;

Вычислительная биология : фолдинг белка, расшифровка ДНК Вычислительная химия и медицина : изучение строения вещества и природы химической связи как в изолированных молекулах, так и в конденсированном состоянии, поиск и создание новых лекарств Физика : газодинамика : турбины электростанций, горение топлива, аэродинамические процессы для создания совершенных форм крыла, фюзеляжей самолетов, ракет, кузовов автомобилей ; гидродинамика : течение жидкостей по трубам, по руслам рек ; материаловедение : создание новых материалов с заданными свойствами, анализ распределения динамических нагрузок в конструкциях, моделирование крэш - тестов при конструировании автомобилей.