Суперкомпьютеры: зачем нужны и что в них такого «супер» — объясняет эксперт
Как устроен суперкомпьютер
Мощнейшие машины сегодняшнего дня завтра станут лагающей грудой металла, поэтому четкого определения что же такое суперкомпьютер не существует. Суть этой сверхмашины в способности обрабатывать огромные объемы данных и выполнять сложнейшие вычисления за относительно небольшой срок. Максимум пользы за минимум времени — таков принцип.
Современный суперкомпьютер — это огромная машина, состоящая из нескольких процессоров, модулей памяти и плат, которые соединены в вычислительные узлы и связаны между собой единой сетью. Система управления — это что-то вроде руководителя отдела: распределяет нагрузку и контролирует ее, а также отслеживает выполнение задач. Охлаждают устройство кулеры, а системы бесперебойного питания обеспечивают непрерывность его работы. Суперкомпьютер занимает (супер)много пространства и пожирает большое количество электроэнергии.
Полную историю легендарного шахматного поединка машины и человека — читайте в нашем материале!
Чем суперкомпьютер отличается от обычного? От дата-центра?
Примерно тем же, чем спорткар отличается от радиоуправляемой игрушечной машинки — исполняемые процессы те же, а вот мощности совершенно разные.
«Суперкомпьютеры отличаются, прежде всего, большим количеством вычислительных ресурсов, которые чаще всего сконцентрированы в одном месте и работают над общей задачей. Провести грань отличия от дата-центра сложно, так как на суперкомпьютерах тоже возможно взять процессор в аренду и выполнять собственные вычисления. Между ними разница скорее в том, что в дата-центрах делают упор на обработку большого объема данных, а в суперкомпьютерах важнее скорость вычислений», — говорит выпускник кафедры суперкомпьютеров и квантовой информатики ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова Руслан Радченко.
Вычисления, на которые у вашего домашнего компьютера ушли бы годы, суперкомпьютер выполняет за доли секунд. Как это у него получается?!
- Параллелизм операций. Суперкомпьютер умеет раскидывать задачи на тысячи разных ядер, что позволяет ему решать огромное количество задач одновременно.
- Система охлаждения. Суперкомпьютер очень много думает, а это провоцирует выделение большого количества тепловой энергии. Разработчики снабжают комплекс особыми кулерами, чтобы удерживать температуру в рабочем диапазоне.
- Многослойная архитектура памяти. В устройстве используется несколько слоев кэша и оперативной памяти. Это позволяет мгновенно получать доступ к библиотекам данных и подтягивать нужную информацию без задержек.
- Оптимизированные алгоритмы и операционные системы. Разработчики стараются выжать из суперкомпьютера максимальную производительность. Большинство современных сверхмашин работает на улучшенных версиях операционных систем: Linux, BSD, Unix и ОС смешанного типа. Они оптимизированы для параллельных вычислений и руководства большим количеством процессорных ядер. Например, ваш домашний компьютер скорее всего работает на обычной операционной системе — Windows или MacOS.
- Масштабируемость. Компьютерная индустрия с каждым днем развивается все быстрее. Хорошая супер-ЭВМ должна быть собрана таким образом, чтобы всегда быть готовой к апгрейду и расширению своих и без того невероятных способностей.
Где используются суперкомпьютеры
«Чаще всего такие устройства используются для большой и очень тяжелой математики. Задачи могут быть самыми разными: обсчитать аэродинамику, нарисовать гиперреалистичный мультик, спрогнозировать погоду или изменения климата, смоделировать ядерную реакцию и многое другое», — объясняет эксперт.
Подробнее об использовании суперкомпьютеров в метеорологии — читайте в нашем материале!
Например, использование супер-ЭВМ в области ядерных технологий в будущем позволит не испытывать смертоносное оружие в реальном мире и предотвратить многие отрицательные последствия.
Суперкомпьютеры умеют не только вычислять, но и моделировать реальность, а значит видеть множество разных вариантов развития тех или иных событий. С помощью этих машин астрофизики и космологи могут имитировать самые разные физические события и делать прогнозы относительно поведения Вселенной.
Уровень влияния технологий на нашу жизнь иногда может пугать. Однако с ростом мощностей современных устройств растет и спектр задач, которые они смогут решить. А это не может не радовать!