🗊Презентация по информатике История вычислительной техники – Суперкомпьютеры

История вычислительной техники – Суперкомпьютеры План: Этапы развития суперкомпьютеров 1.1 Суперкомпьютеры XX века. 1.2 Современный этап массово-параллельные вычисления на базе микропроцессоров. 1.3 Вопросы дальнейшего развития суперкомпьютеров. 2. Суперкомпьютеры 2.1 Параллельно-векторные суперкомпьютеры 2.2 Суперкомпьютеры 2.3Суперкомпьютеры стали в миллион раз быстрее за 50 лет

1.1 Суперкомпьютеры XX века Динамика развития электронной вычислительной техники от её зарождения и до наших дней охарактеризована в ряде публикаций. Термин «суперкомпьютер» стал употребляться в период развития транзисторных вычислительных машин (это 2-е поколение вычислительной техники) применительно к десятку, затем сотне, а на сегодня – к тысяче наиболее мощных вычислительных установок мира (подразумевая тот или иной критерий оценки производительности).

В создании наиболее мощных вычислительных систем в своё время лидировала корпорация Control Data (США), серийно выпускавшая с 1965 г. машину CDC -6600 производительностью 3 млн. операций в секунду, а затем и более мощные. Впоследствии это направление работ выделилось как фирма Cray, выпускавшая одноименные суперкомпьютеры (см. ниже). Корпорация IBM, лидирующая по объёму выпускаемой компьютерной продукции, также выпускала весьма мощные установки в составе семейств машин 2-го и 3-го поколений (соответственно, IBM 709х и System 360). В создании наиболее мощных вычислительных систем в своё время лидировала корпорация Control Data (США), серийно выпускавшая с 1965 г. машину CDC -6600 производительностью 3 млн. операций в секунду, а затем и более мощные. Впоследствии это направление работ выделилось как фирма Cray, выпускавшая одноименные суперкомпьютеры (см. ниже). Корпорация IBM, лидирующая по объёму выпускаемой компьютерной продукции, также выпускала весьма мощные установки в составе семейств машин 2-го и 3-го поколений (соответственно, IBM 709х и System 360).

1.2 Современный этап: массово-параллельные вычисления на базе микропроцессоров В 2000 г. корпорация IBM ввела в действие суперкомпьютер ASCI White с пиковой производительностью 12 Tflops (6 тыс. процессоров), в 2004 - 2005 гг. поэтапно ввела в действие систему Blue Gene / L с пиковой производительностью 360 Tflops (65 тыс. двухпроцессорных чипов), а в 2007 г. производительность этой системы за счёт наращивания объёма аппаратуры была повышена до 0,6 Petaflops .

В 2004 г. создана в России и передана для эксплуатации в Минск 576-процессорная система К-1000 с пиковой производительностью 2,5 Tflops . В 2004 - 2006 гг. в МСЦ поэтапно введена 1148-процессорная система МВС-15000 с пиковой производительностью 10 Tflops . Крупным событием стал ввод в действие в начале 2007 г. в Томском университете системы Cyberia с пиковой производительностью 12 Tflops , содержащей 566 двухъядерных процессоров. Названные системы на момент их ввода в действие входили в первую сотню позиций списка Top 500. Они позволили решать новые сложные задачи с большим объёмом вычислений. В 2004 г. создана в России и передана для эксплуатации в Минск 576-процессорная система К-1000 с пиковой производительностью 2,5 Tflops . В 2004 - 2006 гг. в МСЦ поэтапно введена 1148-процессорная система МВС-15000 с пиковой производительностью 10 Tflops . Крупным событием стал ввод в действие в начале 2007 г. в Томском университете системы Cyberia с пиковой производительностью 12 Tflops , содержащей 566 двухъядерных процессоров. Названные системы на момент их ввода в действие входили в первую сотню позиций списка Top 500. Они позволили решать новые сложные задачи с большим объёмом вычислений.

1.3 Вопросы дальнейшего развития суперкомпьютеров Ведущие компьютерные фирмы сориентированы на выпуск систем производительностью 10 15 оп./с (квадриллион оп./с. - petaflops ) и более. Реализуются крупные программы работ этого направления В середине 2008 г. введен в действие кластер Roadrunner , корпорации IBM, с пиковой производительностью 1,3 Pflops, построенный на базе микропроцессоров Cell. Но ещё в 2006 г. производительность, эквивалентная уровню 10 15 оп./с , была реализована в японской системе MDGRAPE-3, процессоры и общая структура которой ориентированы на решение задач молекулярной динамики (в т. ч., исследование структур белковых молекул и др.)

Pост производительности суперкомпьютеров взаимосвязан с расширением, обновлением и усложнением применений, разработками новых математических моделей, развитием соответствующих вычислительных методов. При этом необходимо распараллеливать обработку данных в алгоритмах и программах решаемых вычислительных Pост производительности суперкомпьютеров взаимосвязан с расширением, обновлением и усложнением применений, разработками новых математических моделей, развитием соответствующих вычислительных методов. При этом необходимо распараллеливать обработку данных в алгоритмах и программах решаемых вычислительных

2.1 Параллельно-векторные суперкомпьютеры Большое разнообразие архитектур вычислительных систем породило естественное желание ввести для них какую-то классификацию. Эта классификация должна была однозначно относить ту или иную вычислительную систему к некоему классу, который, в свою очередь, должен достаточно полно ее характеризовать. Таких попыток предпринималось множество. Одна из первых классификаций, ссылки на которую чаще всего встречаются в литературе, была предложена М. Флинном в конце 60-х годов прошлого века. Она базируется на понятиях двух потоков: команд и данных. На основе числа этих потоков выделяется четыре класса архитектур: SISD (Single Instruction Single Data) - единственный поток команд и единственный поток данных, SIMD (Single Instruction Multiple Data) - единственный поток команд и

Суперкомпьютеры NEC SX Суперкомпьютеры NEC SX Типичным примером PVP-решений могут служить системы SX, которые создает подразделение корпорации NEC - HNSX Supercomputers ( http://www.sw.nec.co.jp ). Развитие PVP-архитектуры продолжается, а суперкомпьютеры на ее основе в ряде случаев существенно опережают конкурентов. NEC имеет давние традиции производства больших универсальных ЭВМ (достаточно упомянуть выпускавшиеся в 80-х годах мэйнфреймы ACOS).

Серия SX-5 Серия SX-5 Эти суперкомпьютеры предназначены для крупномасштабных параллельных вычислений, что обеспечивается набором параллельно работающих узлов, каждый из которых, в свою очередь, представляет собой полноценный векторно-конвейерный SMP-суперкомпьютер. Серия SX-8

2.2 Суперкомпьютеры В ноябре прошлого года была опубликована 18-я редакция списка 500 мощнейших компьютеров мира — Top500. Лидером списка по-прежнему остается корпорация IBM ( http://www.ibm.com ), которой принадлежит 32% установленных систем и 37% от общей производительности. Интересной новостью стало появление Hewlett-Packard на втором месте по количеству систем (30%). При этом, поскольку все эти системы относительно невелики, то их суммарная производительность составляет всего 15% от всего списка. Ожидается, что после слияния с Compaq обновленная компания займет доминирующее положение в этом списке. Далее по количеству компьютеров в списке идут SGI, Cray и Sun Microsystems.

Суперкомпьютеры Intel До недавнего времени одним из самых быстродействующих компьютеров был Intel ASCI Red — детище ускоренной стратегической компьютерной инициативы ASCI (Accelerated Strategic Computing Initiative). В этой программе участвуют три крупнейшие национальные лаборатории США (Ливерморская, Лос-Аламосская и Sandia). Построенный по заказу Министерства энергетики США в 1997 г ., ASCI Red объединяет 9152 процессора Pentium Pro, имеет 600 Гбайт суммарной оперативной памяти и общую производительность 1800 млрд операций в секунду.

Суперкомпьютеры IBM Когда на компьютерном рынке появились универсальные системы с масштабируемой параллельной архитектурой SP (Scalable POWER parallel) корпорации IBM они достаточно быстро завоевали популярность. Сегодня подобные системы работают в различных прикладных областях — таких, как вычислительная химия, анализ аварий, проектирование электронных схем, сейсмический анализ, моделирование водохранилищ, поддержка систем принятия решений, анализ данных и оперативная обработка транзакций. Успех систем SP определяется прежде всего их универсальностью, а также гибкостью архитектуры, базирующейся на модели распределенной. Вообще говоря, суперкомпьютер SP — это масштабируемая массивно-параллельная вычислительная система общего назначения, представляющая собой набор базовых станций RS/6000, соединенных высокопроизводительным коммутатором. Действительно, кому не известен, например, суперкомпьютер Deep Blue, который сумел обыграть в шахматы Гарри Каспарова? А ведь одна из его модификаций состоит из 32 узлов (IBM RS/6000 SP), базирующихся на 256 процессорах P2SC (Power Two Super Chip). памяти с передачей сообщений.

2.3 Суперкомпьютеры стали в миллион раз быстрее за 50 лет Затем он приступил к проектированию параллельного CDC 6600, способного работать с 60-разрядными словами. Из-за разногласий со своим партнером Крей покинул CDC и в 1972 г. основал фирму Cray Research. К тому времени в НАСА был установлен 64-разрядный ILLIAC IV корпорации Burroughs, показывавший 20 млн. операций в секунду. Он успешно действовал до 1981 г. Суперкомпьютер Cray-1 -------------------

В перспективе в GRAPE-решение будет включено 20 тыс. процессоров, а обойдется оно всего в 10 млн. долл. Правда, еще в 1996 г. создатели GRAPE выдвигали оптимистичный лозунг: “Даешь петафлопс к 2000 г!”. В перспективе в GRAPE-решение будет включено 20 тыс. процессоров, а обойдется оно всего в 10 млн. долл. Правда, еще в 1996 г. создатели GRAPE выдвигали оптимистичный лозунг: “Даешь петафлопс к 2000 г!”. Суперкомпьютер Grape-6 --------