PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET PODGORICA
SEMINARSKI RAD
SUPER RAČUNARI
Profesor : Student: Stevan Šćepanović Siniša Bečić 18/13
Podgorica, Oktobar 2016.
ISTORIJAT
Teško je odrediti kada je tačno konstruisan prvi superračunar. Već krajem tridesetih godina 20. vijeka postojali su neki primjerci koji se jedva mogu nazvati super-računarima. Prve ''prave'' super računare pravila je Kontrol data korporacija pod vođstvom inžinjera elektronike Simora Kreja koga su kasnije prozvali ocem super-računara. Tokom 1964. nastao je model CDC 6600 koji se smatra prvim pravim super računarom na svijetu, performanse jednog megaflopsa. Prvi napravljeni CDC 6600 korišćen je u CERN-u za istraživanja u fizici i ostao je najjači super-računar tokom pet godina, sve do 1969, kada je to mjesto zauzeo model CDC 7600. Jedan od prvih na listi 500 najmoćnijih super-računara je japanski K kompjuter, smješten je u Riken institutu za napredne studije računarstva u Japanu. K kompjuter, proizvod kompanije Fudžicu ima 10,51 petaflopsa (petaflops je 1015 flopsa) i koristi 705,024 procesorskih jezgara. Ovo je prvi kompjuter koji je uspio da obavi više od 10 kvadrioliona kalkulacija . K kompjuter ima i odgovarajuću potrošnju struje – 9,89 MW, što je, procjenjuje se, otprilike jednako potrošnji koju ostvaruje oko 10.000 domaćinstava.
POJAM I RAČUNARA
DEFINICIJA
SUPER
Super-računar je računar koji je projektovan da izvršava numerička izračunavanja najvećom mogućom brzinom koju nude poslednja elektronska računarska tehnologija i arhitektura. Potreba za aritmetičkim izračunavanjima najvećom mogućom brzinom u datom momentu, potiče iz primene računara na naučne oblasti. Simulacija različitih fizičkih procesa, neophodna u oblastima kao što su fizika, strukturna mehanika, meteorologija i aerodinamika, danas su samo neke od oblasti primene super računara. Uobičajna tehnika se sastoji u izračunavanju približnog numeričkog rešenja za skup parcijalnih diferencijalinih jednačina koje matematički opisuju date fizičke procese, a koji su obično suviše kompleksni za riješavanje putem uobičajnih matematičkih metoda.
PRIMJENA SUPER RAČUNARA Super-računari su najmoćniji računari na svijetu, čiji su snaga i brzina mnogostruko veći od običnih računara, zapravo su zbir procesora koji zajedno izvršavaju zadatke. Ovi super-računari koriste se za specijalne poslove: rešavanje problema kvantne fizike i hemije, predviđanje vremenskih uslova i klimatskih promjena, za nuklearna istraživanja kao i u medicini, informatici, ekonomiji i industiji. Sve ono što predstavlja
preobiman, prekomplikovan i dugotrajan posao za obične računare. Super-računari su našli svoju primjenu u različitim oblastima. Uz njihovu pomoć se vrše testiranja matematičkih modela, vrlo složenih fizičkih fenomena.
OPERATIVNI SISTEM Od kraja 20.vijeka operativni sistemi su prošli kroz velike transformacije na osnovu promjena u arhitekturi super-računara. Većina modernih super-računara koristi neku vrstu Linux i Unix operativnog sistema. Čak 97% najbržih super-računara na svijetu koristi Linux, 2% Unix dok samo 1% super-računara koristi Windows kao operativni sistem.
ASCI WHITE SUPER RAČUNAR Ovo je era personalnih računara i Interneta, ali superračunari imaju i dalje nezaustavljiv razvoj. Poslednja generacija pravljena je za potrebe američke vojne industrije i ima osobine velike zapremine i velikog broja procesora. U ovoj sferi jedan od najistaknutijih je IBM, koji je izbacio na tržište novi super-računar baziran na upotrebi njihovog novog procesora Power3-III. Nazvan ASCI White, ovaj super-računar je namijenjen za simulaciji nuklearnih eksplozija. Svoj dom našao je u „Lawrence Livermore National Laboratory” u Livermoru
(Kalifornija, SAD). Mašina je prvom spratu oduzela površinu veličine dva košarkaška igrališta, a teži 106 tona i ima 8.192 procesora. Njegova brzina je 12,3 triliona kalkulacija u sekundi tj. 12,3 teraflopsa. Ima 512 kompjuterskih celina, svaka sa 16 Power3-III procesora. Ukupno ima 6,7 TB (terabajta) memorije, što je oko 97.000 puta veće od klasičnog PC računara sa 64 MB. Ukupno može da smjesti na svoje diskove oko 160 TB (16.000 puta više od standardnog diska od 10 GB), a troši struju oko 1,2 MW, što prosečno potroši oko 1000 povećih stambenih kuća. Sličnog imena, ASCI Red, „Intel” je napravio superračunar sličnih karakteristika za potrebe vojnih istraživanja u „Sandia National Laboratories” u Albukerkiju (Novi Meksiko, SAD). Radi se zapravo o programu koji je propisala vlada SAD pod imenom ASCI.
TIANHE 2 SUPER RAČUNAR Novi kineski super-računar “Tianhe 2” koristi 3,12 miliona procesorskih jezgara a ima million gigabajta radne memorije. Njegove karakteristike su impozantne, a sposoban je za 33,86 petaflopsa u sekundi, odnosno 33,860 biliona operacija u sekundi i skoro je dva puta brži od drugog na listi, američkog “Titan” superračunara.
CRAY-1 SUPER RAČUNAR Prvi Cray-1 sistem, napravljen od strane inžinjera Seymour Cray, instaliran je 1976 u Los Alamos National Laboratory i on je postao jedan od najpoznatijih i najuspješnijih super-računara u istoriji. 80 MHz Cray 1 ponuđen je 1975. Bio je toliko popularan da se između kompanija vodio pravi rat za njega. Na kraju ga je kupio Los Alamos National Laboratory za
8,86 miliona dolara. Kompanija Cray Research je očekivala veliku prodaju ovog super-računara, ali prodano ih je svega nešto više od 80-tak po cijeni od 58 miliona dolara. Računar je osigurao kompaniji veliku popularnost sve do 90-tih kada potražnja za takvim računarima drastično pada. Cray-1 je imao dvanaest Pipelined funkcionalne cjelina. Floating point funkcionalne cjeline su podijelili između skalarnih i vektorskih djelova, a radilo se o zbiru, množenju i recipročne aproksimacije jedinice.
OSTALE KONZUMACIJE I BRZINA SUPER RAČUNARA Super-računar se koristio i za procjenu širenja naftne mrlje u Meksičkom zalivu koja je nastala kao posledica havarije na naftnoj platformi. Pokazalo se da se naftna mrlja na većoj dubini kreće polako ali na dubinama od 65 feet-a i naviše se znatno povećava. Međutim nisu uzeti u obzir parametri tipa gustina nafte i njena sposobnost održavanja na površini. (Encant) Brzina super-računara se mjeri u FLOPS-ima (Floating point Operations Per second) i ona pokazuje koliko operacija sa pokretnim zarezom računar može da uradi za jednu sekundu. Mantisu i eksponent čuvaju odvojeno dok floating point predstavlja način na koji računar obrađuje realne brojeve.
