10 мощнейших суперкомпьютеров на планете

У термина «суперкомпьютер» есть два толкования – серьезное официальное и шуточное. Первое толкование предложено Джорджом Майклом и Сиднеем Фернбахом, работавшими в Ливерморской национальной лаборатории и компании CDC в 1960-х: вычислительная система, которая многократно превосходит по производительности типичные компьютеры своего времени. Второй вариант толкования «суперкомпьютера» (шуточный) – любой компьютер, созданный Сеймуром Крэйем, пионером суперкомпьютеростроения, создавшим компанию Cray Inc., которая по сей день лидирует в этой отрасли.

Процесс монтажа суперкомпьютера Cray-1 (1978 год)

Что нам стоит «суперкомп» построить?

Современные суперкомпьютеры, в отличие от «вычислительных монстров» 1970-1980-х годов, представляют собой не цельные ПК, а сотни или даже тысячи объединенных в локальную сеть монтажных шкафов со стоечными серверами. Каждый узел включает один или несколько центральных процессоров, опционально сопроцессоры (графические ускорители, а точнее ускорители вычислений), модули оперативной памяти, системы энергопитания и жидкостного охлаждения и, конечно же, Ethernet-адаптер для подключения к общей суперкомпьютерной сети.

Для эффективной работы суперкомпьютера требуется операционная система (как правило, специально адаптированная версия Linux) и прикладное программное обеспечение, способное распараллеливать глобальную задачу на сотни тысяч или даже миллионы простых задач (процессов). В обслуживании крупнейших суперкомпьютеров мира задействованы до полусотни человек: ученые, программисты, инженеры.

Рейтинги TOP500 и Green500

Список мощнейших суперкомпьютеров на планете TOP500 обновляется дважды в год (в июне и ноябре) и публикуется на сайте www.top500.org. Новейшая редакция ТОР500 (июнь 2014) стала 43-тей в истории. Измеряют быстродействие суперкомпьютеров с помощью бенчмарка Linpack, которая тестирует подопытного решением плотных систем линейных алгебраических уравнений. Параллельно с TOP500 ведется рейтинг самых энергоэффективных вычислительных систем мира – Green500.

1. Tianhe-2 (Китай)

Как минимум до ноября 2014 года будет оставаться непобедимым китайский «вычислительный монстр» Tianhe-2, название которого переводится как «Млечный путь». Производительность суперкомпьютера компании Inspur, установленного в Оборонном научно-техническом университете НОАК в городе Чанша, равняется 33,86 PFLOPS, а энергопотребление – 17,81 МВт. Достичь столь высокого быстродействия удалось благодаря наличию 3,12 млн. вычислительных ядер, вот только не все из них являются процессорными.

Архитектура у Tianhe-2 – гибридная, то есть включает как 12-ядерные центральные процессоры Intel Xeon E5-2692, так и 57-ядерные сопроцессоры Intel Xeon Phi 31S1P. Оперативной памяти у данного суперкомпьютера суммарно 1 Пбайт. Кому и, главное, когда удастся отобрать пальму первенства у Tianhe-2, пока не известно, ведь преимущество над вторым местом рейтинга у него аж двукратное.

2. Titan (США)

Американский суперкомпьютер Titan с производительностью 17,59 PFLOPS и энергопотреблением 8,21 МВт – далеко не единственное творение компании Cray Inc., установленное в Окриджской национальной лаборатории (они издавна сотрудничают). Используется в Titan связка из 16-ядерных центральных процессоров AMD Opteron 6274 (суммарное количество ядер 0,56 млн. штук) и ускорителей вычислений NVIDIA Tesla K20X, каждый с 2688 ядрами CUDA. Объем оперативной памяти равняется 0,7 Пбайт. До запуска в эксплуатацию Tianhe-2 в июне 2013 года именно Titan был мощнейшей вычислительной системой на планете.

3. Sequoia (США)

Бронзовым призером новейшего рейтинга TOP500 с показателями 17,17 PFLOPS и 7,89 МВт является еще один «американец» – суперкомпьютер Sequoia. Он построен компанией IBM на базе собственных же 16-ядерных процессоров Power BQC по заказу Ливерморской национальной лаборатории. В отличие от вышеупомянутых Tianhe-2 и Titan, никаких сопроцессоров у Sequoia нет, поэтому все 1,57 млн. его ядер – процессорные. В плане же объема ОЗУ данный суперкомпьютер является абсолютным рекордсменом – 1,57 Пбайт. С июня по ноябрь 2012 года Sequoia был номером один в мире.

4. K computer (Япония)

Еще один экс-чемпион – японский K computer (10,51 PFLOPS; 0,7 млн. ядер; 1,4 Пбайт ОЗУ), лидировавший в рейтинге ТОП500 на протяжении 2011 года. За строительство суперкомпьютера для Института физико-химических исследований в городе Кобе отвечала компания Fujitsu, выбор которой пал не на привычные процессоры Intel и AMD x86_64, и даже не на IBM Power, а на собственные 8-ядерные SPARC64 VIIIfx. Единственным крупным производителем чипов архитектуры SPARC, помимо Fujitsu, является компания Oracle, поглотившая серверный бизнес Sun Microsystems. Съедающий 12,66 МВт электричества K computer является самым неэнергоэффективнным в топ-десятке (меньше 1 PFLOPS на 1 МВт).

5. Mira (США)

По заказу Аргоннской национальной лаборатории компанией IBM построен суперкомпьютер Mira, своей архитектурой напоминающий вышеупомянутый Sequoia. Его производительность равняется 8,59 PFLOPS (786 тыс. процессорных ядер), а энергопотребление – 3,94 МВт.

6. Piz Daint (Швейцария)

Мощнейшая в Европе вычислительная система Piz Daint (имечко еще то!) была запущена компаний Cray Inc. во второй половине 2013 года в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре. В данном научном учреждении помимо Piz Daint, производительность которого оценивают в 6,27 PFLOPS, размещено еще три участника ТОР500. Впрочем, суперкомпьютеры частенько «гнездятся стаями» (другие примеры – Окриджская и Ливерморская национальные лаборатории, США). Архитектура Piz Daint включает процессоры Intel и «видеокарты» NVIDIA.

7. Stampede (США)

Компания Dell, в отличие от IBM и Cray Inc., хорошо знакома обывателю своими настольными ПК и ноутбуками. Но в то же время они занимаются производством серверов и даже строительством суперкомпьютеров. Седьмое место в рейтинге ТОР500 – вычислительная система Stampede от компании Dell. Производительность суперкомпьютера, установленного в Техасском центре передовых компьютеров, равняется 5,17 PFLOPS. Схема строения – аналогична Tianhe-2 (центральные процессоры и сопроцессоры от Intel).

8-9. JUQUEEN (Германия) и Vulcan (США)

Суперкомпьютеры JUQUEEN (5,01 PFLOPS) и Vulcan (4,29 PFLOPS) – очередные творения компании IBM. Размещены они в Исследовательском центре Юлих (Германия) и Ливерморской национальной лаборатории (США) соответственно.

10. Безымянный Cray XC30 (США)

Единственным новичком в обновленном рейтинге ТОП500 (июнь 2014) стал пока безымянный суперкомпьютер с производительностью 3,14 PFLOPS, созданный по заказу Правительства США. Построен он на базе суперкомпьютерной платформы Cray XC30, которая применяется в вышеупомянутом Piz Daint.

В сухом остатке

Суперкомпьютеры способны не только анализировать большие объемы статистических данных, но и моделировать различные ситуации и явления. Именно поэтому они незаменимы для экономических расчетов, физических, химических и биологических экспериментов, прогнозирования погоды и природных катаклизмов.

Кроме того, суперкомпьютеры представляют собой предметы национальной гордости. Так, в США размещено 232 суперкомпьютера из ТОР500 (год назад было 252), в Китае – 76 (предыдущее количество 66), в Великобритании и Японии – по 30. Мощнейший же украинский суперкомпьютер, установленный в НТУУ «Киевский политехнический институт», к сожалению, давно не модернизировался, поэтому в число ТОР500 не входит.

Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.

Топ 5 самых мощных компьютеров в мире

Представляете, что такое 415,5 квадриллионов операций в секунду? Нет? Именно такой объём вычислений производит самый мощный суперкомпьютер.

12 мая 2023, пятница 02:18
AnLesha [ ] для раздела Блоги

реклама

За пост начислено вознаграждение

Тише едешь – дальше будешь. Эта поговорка точно не про героев сегодняшней статьи. В мире вычислений скорость — это всё. Чем мощнее компьютер, тем больше задач он может выполнить за меньшее время. По мере того, как технологии продолжают развиваться, мощность компьютеров только продолжает расти. В этой статье мы рассмотрим топ 5 самых мощных компьютеров в мире.

1 место: Fugaku

Суперкомпьютер Fugaku в настоящее время является самым мощным компьютером в мире. Процессор Fugaku, разработанный Fujitsu и Riken, имеет скорость обработки данных в 415,5 петафлопс, что эквивалентно 415,5 квадриллионам операций, производимых всего за 1 секунду. Эта невероятная скорость достигается за счет 152 064 специально разработанных процессоров A64FX, с вычислительной мощностью по 2,7 терафлопс – каждый. Fugaku на данный момент применяется для выполнения множества исследовательских задач, включая поиск лекарств, прогнозирование погоды, моделирование биологических процессов в организме и даже имитацию работы человеческого мозга.

2 место: Summit IBM

реклама

IBM Summit — второй по мощности компьютер в мире со скоростью обработки информации в 148,6 петафлопс. Как и Fugaku, Summit применяется для решения множества исследовательских и научных задач, включая моделирование климата, астрофизику и исследования развития раковых клеток. Summit использует 27 648 графических процессоров NVIDIA V100 и 9 216 процессоров IBM Power9 для достижения такой невероятной вычислительной мощности.

3 место: Sierra

Суперкомпьютер Sierra занимает третью строчку в этом топе. Его скорость обработки данных составляет внушительные 94,6 петафлопс. Как и Summit, Sierra используется для решения множества исследовательских задач, включая моделирование применения ядерного оружия и расчёт климатических изменений на нашей планете.Для достижения такой мощности Sierra использует 17 280 графических процессоров NVIDIA V100 и 4320 процессоров IBM Power9, таких же, как и предыдущий участник топа.

4 место: Sunway TaihuLight

Суперкомпьютер Sunway TaihuLight является четвертым по мощности компьютером в мире со скоростью вычислений в 93 петафлопс. Разработанный Национальным исследовательским центром параллельных вычислений и технологий Китая, Sunway TaihuLight использует в свойм составе множество специально разработанных процессоров SW26010, способных обрабатывать 3 терафлопс данных каждый. Sunway TaihuLight используется для различных исследований, включая моделирование климата (как и предыдущие участники) и решение передовых производственных задач.

Самый мощный компьютер в мире в 2022 году

Самые мощные компьютеры на планете называют суперкомпьютеры. Лидера 2021 года Fugaku из Японии сместила американская новинка Frontier. Суперкомпьютер из США стал первым в мире устройством, мощность которого превысила 1 экзафлоп/с. Для этого использовали свыше 8,7 млн ядер.

Какой компьютер самый мощный в мире?

Frontier HPE Cray EX235a — новая компьютерная система, которая возглавила рейтинг TOP500. HPE Cray EX — первая система в США, пиковая производительность которой превышает один экзафлоп/с.

Где находится самый мощный компьютер в мире? В настоящее время он интегрируется и тестируется в ORNL в Теннесси (США), где его будет эксплуатировать Министерство энергетики (DOE).

Frontier достиг 1,102 экзафлоп/с, используя 8 730 112 ядер. Новая архитектура HPE Cray EX сочетает в себе процессоры AMD EPYC 3-го поколения, оптимизированные для высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта, ускорители AMD Instinct 250X и межсоединение Slingshot-11.

Суперкомпьютер HPE Cray EX представляет собой высокоплотную кластерную компьютерную систему с жидкостным охлаждением на базе блейд-серверов, разработанную с нуля для обеспечения максимальной производительности, масштабируемости и плотности.

Основным строительным блоком суперкомпьютера HPE Cray EX стал корпус с жидкостным охлаждением. Шкаф представляет собой герметичный блок, использует технологию охлаждения с замкнутым контуром и не отводит нагретый воздух в центр обработки данных. Прямые охлаждающие пластины с жидкостным охлаждением обеспечивают эффективный отвод тепла от мощных устройств, включая процессоры, графические процессоры и коммутаторы, через вспомогательный распределительный блок охлаждения (CDU).

Блок распределения охлаждения (CDU) — это теплообменник типа жидкость–жидкость, который используют для отвода тепла от суперкомпьютера HPE Cray EX. CDU использует вторичный контур для циркуляции теплоносителя к холодным поглотителям. Тепло, захваченное во вторичном контуре, передается в первичный контур объекта через теплообменник жидкость–жидкость.

CDU предназначен для циркуляции и управления теплоносителем к коллекторам, которые находятся в каждом шасси в шкафу. CDU рассчитан на охлаждение 1,6 МВт. Система охлаждения контролирует условия в помещении и предотвращает образование конденсата, поддерживая температуру вторичного контура выше точки росы в помещении. Для охлаждения такого компьютера используется 6000 галлонов в минуту.

Помимо усовершенствованного жидкостного охлаждения CDU, суперкомпьютер отличается следующим:

• 74 шкафа HPE Cray EX весом более 3,6 тонн каждый;
• сетевые кабели HPE Slingshot общей протяженностью 150 км обеспечивают единственную в мире высокопроизводительную коммутационную сеть Ethernet, предназначенную для решений HPC и искусственного интеллекта следующего поколения;
• система хранения Cray Clusterstor E1000, которая позволяет системе хранения Frontier Orion обеспечивать емкость хранения 700 петабайт, пиковую скорость записи более 35 терабайт в секунду и более 15 миллиардов операций ввода-вывода произвольного чтения в секунду.

Frontier в разных рейтингах:

1. Первое место в категории, называемой вычислениями со смешанной точностью, которая оценивает производительность в форматах, обычно используемых для искусственного интеллекта с производительностью 6,88 экзафлопс.
2. Первое место в списке Green500 как самый энергоэффективный суперкомпьютер в мире с производительностью 52,23 гигафлопс на ватт, что делает его энергоэффективнее на 32% по сравнению с предыдущей системой номер один.

Будучи самым мощным суперкомпьютером в мире, обеспечивающим беспрецедентную производительность и расширенные возможности, Frontier ускорит открытия, сделает прорыв и решит самые сложные мировые проблемы. Суперкомпьютер, мощность которого суммарно превышает следующую семерку крупнейших суперкомпьютеров мира, позволит ученым моделировать на экзафлопсном уровне решения задач, которые в 8 раз сложнее и выполнит их до 10 раз быстрее. Ожидают, что Frontier достигнет более высоких уровней скорости с теоретической пиковой производительностью в 2 эксафлопса.

Суперкомпьютер окажет значительное влияние на такие важные области, как диагностика и прогнозирование рака и болезней, поиск лекарств, возобновляемые источники энергии и новые материалы для создания более безопасных и устойчивых продуктов.

Сколько стоит самый мощный компьютер в мире? Саймон Рид пишет, что Frontier оценивается в $600 млн.

Другие суперкомпьютеры

В десятку самых мощных компьютеров в мире, помимо Frontier, входят еще три системы, созданные HPE: LUMI — 3 место, Summit (OLCF-4) — 4 место, Perlmutter — 7 место. Рассмотрим подробнее, какие суперкомпьютеры расположились в ТОP500 после Frontier.

Supercomputer Fugaku

Суперкомпьютер из Японии был лидером последние 2 года. Назвали его Fugaku. Так еще в различных изданиях и книгах называют гору Фудзи, в честь которой и назвали производительный аппарат. Установлен суперкомпьютер в вычислительном центре Института физико-химических исследований (RIKEN) в городе Кобе.

Fugaku отличается такими характеристиками:

• производительность — 442 010 петафлопсов (пиковый показатель составил 537 212 петафлопса);
• процессор — Fujitsu A64FX;
• мощность — 28,3 МВт;
• операционная система — Linux (RHEL).

Fugaku — один из самых дорогих суперкомпьютеров, поскольку в него установлено 158 976 процессоров A64FX. Предположительно на разработку было потрачено около $1 млрд.

LUMI HPE Cray EX235a

Один из самых мощных суперкомпьютеров в мире, LUMI, начал свою работу в дата-центре CSC в Каяани (Финляндия) в 2021 году. Пиковая производительность LUMI составляет 214,35 петафлопс в секунду.

LUMI — это европейское предприятие, в котором десять европейских стран и совместное предприятие EuroHPC (EuroHPC JU) инвестируют в одну совместную систему. Он призван стимулировать исследования, занятость и конкурентоспособность по всей Европе. Поставщик системы — Hewlett Packard Enterprise (HPE), которая оснащает суперкомпьютер HPE Cray EX процессорами AMD EPYC следующего поколения и графическими процессорами AMD Instinct.

Summit (OLCF-4)

Был построен в 2018 году. До появления японского производительного суперкомпьютера был самым мощным, но сейчас сместился на 4-е место в рейтинге ТОP500. Располагается в Министерстве энергетики США. На разработку Summit было выделено $325 млн.

Разработкой американского суперкомпьютера занималась лаборатория, инженерам которой удалось сконструировать аппарат с вычислительной мощностью 148,6 петафлопса.

Sierra (ATS-2)

Суперкомпьютер, как и предыдущая вычислительная машина, принадлежит США и построен в 2018 году. Комплекс Sierra используют в Национальном управлении по ядерной безопасности Америки.

Суперкомпьютер предназначен для решения задач, связанных с управлением ядерным арсеналом страны. Его используют для обеспечения безопасности, эффективности и надежности ядерного оружия. Изначально считали, что вычислительная мощность Sierra составит 125 петафлопсов, но тест производительности LINPACK показал 94,6 петафлопсов.

Sunway TaihuLight

Китай — лидер по количеству суперкомпьютеров. В стране насчитывается 173 вычислительных комплекса. В период с 2016-го по 2018-й именно китайский Sunway TaihuLight был самым производительным в рейтинге ТОP500.

Сейчас суперкомпьютер расположился на 6-м месте. Его производительность составляет 93 петафлопса. Стоимость Sunway TaihuLight — 1,8 млрд юаней, что равно $270 млн США. В суперкомпьютере установлено 40 960 процессоров SW26010, которые суммарно имеют почти 10,7 млн ядер.

Perlmutter

На седьмом месте расположился Perlmutter HPE Cray EX235n. Для его работы используются процессоры AMD Epyc 7742 64C и видеокарты NVIDIA A100 SXM4 объемом видеопамяти 40 ГБ. Суммарно в нем насчитывается 761 856 ядер. Пиковая вычислительная мощность — 93,75 петафлопсов.

Любой игровой ПК не сравнится с вычислительными возможностями представленных суперкомпьютеров, которые в разы превосходят персональные аппараты. В этом году американцы удивили своим творением под названием Frontier, которое в разы превосходит остальные суперкомпьютеры из рейтинга ТОP500.

При подготовке материала использовались источники:
https://gagadget.com/15486-10-moschnejshih-superkompyuterov-na-planete/
https://overclockers.ru/blog/Hardware_inc/show/93028/top-5-samyh-moschnyh-kompjuterov-v-mire
https://www.nur.kz/technologies/devices/1675446-samyj-mosnyj-komputer-v-mire-v-2020-godu/