Was ist ein Supercomputer? Die Top 10 der Supercomputer der Welt

Die Wörterbuchdefinition eines Supercomputers lautet “ein besonders leistungsfähiger Mainframe-Computer.”

Das “Leistung” von einem supercomputer wird durch wie viele definiert Operationen, die das System jede Sekunde verarbeiten kann.

Dies ist eine weit gefasste Definition mit einem Torpfosten, der sich mit jedem Fortschritt der Computertechnologie ändert. Die schnellsten Personal Computer verarbeiten heutzutage die Geschwindigkeit, die Supercomputer vor einigen Jahrzehnten leisteten. So schnell ändert sich diese Technologie.

Was ist eigentlich ein Supercomputer??

Schauen wir uns genauer an, wie Supercomputer heute aussehen, um das herauszufinden.

Der leistungsstärkste Supercomputer der Welt

Die USA, China und Japan kämpften lange Zeit darum, das Land zu sein, das den schnellsten Supercomputer der Welt besaß. “Schnell” wird durch die Anzahl der Petaflops definiert, die das Computersystem ausführen kann. EIN Petaflop ist eintausend Teraflops oder eine Billiarde Gleitkommaoperationen pro Sekunde. PC-Benchmark-Tests: Was sind sie und sind sie tatsächlich von Bedeutung? PC-Benchmark-Tests: Was sind sie und sind sie tatsächlich von Bedeutung? Im Internet gibt es zahlreiche technische Websites, die mit Benchmarks umgehen - eine Vielzahl von Charts und Zahlen für fast jede Hardware auf dem Markt. Aber was meinen sie? Weiterlesen .

Bis zum Jahr 2013 waren die zwei leistungsfähigsten Supercomputer:

• Das Cray Titan bei Oak Ridge mit einer Verarbeitungskapazität von 17,59 Petaflops.
• Das IBM Sequoia bei Livermore Labs, 17.17 Petaflops.

In diesem Jahr übernahm China jedoch das Rennen mit der NUDT Tianhe-2 in Guangzhou mit satten 33,86 Petaflops. Dieses System war König, bis 2016 die Sunway TaihuLight In Wuxi gewann China schließlich mit 93,01 Petaflops den Preis.

Laut Top500 sollte der nächste König der Supercomputer der sein Gipfel. Dies ist ein Supercomputer im Oak Ridge National Lab, der voraussichtlich im Sommer 2018 in Betrieb gehen wird.

Ein tieferer Blick in einen Supercomputer

Nun, da Sie den Stand des aktuellen Supercomputer-Rennens kennen, wollen wir uns die inneren Abläufe dieser beeindruckenden Wunder der Technik näher ansehen. Untersuchen wir das Sunway Taihulight.

Der Taihulight ist ein äußerst effizienter Computer mit der folgenden Prozessorarchitektur:

• 1,46 GHz SW26010-Prozessoren mit jeweils vier Kernengruppen Was ist eine CPU und was macht sie? Was ist eine CPU und was macht sie? Berechnungsakronyme sind verwirrend. Was ist eigentlich eine CPU? Und brauche ich einen Quad- oder Dual-Core-Prozessor? Wie wäre es mit AMD oder Intel? Wir sind hier, um den Unterschied zu erklären! Weiterlesen .
• Jede Kerngruppe enthält 65 Kerne für insgesamt 260 Kerne pro Knoten.
• Jeder Systemschrank enthält 1.024 Knoten.
• Das gesamte System enthält 40 Schränke.

Um all diese Gehäuse miteinander zu verbinden, bauten die Hersteller dieses beeindruckenden Systems ihr eigenes Netzwerk von PCIe 3.0-Verbindungen, die sie auch genannt haben “Sunway-Netzwerk”.

Das Netzwerk verbindet die Switches, Hardware für die gemeinsame Nutzung von Ressourcen und alle Superknoten über 7-Zoll-Kabel, die Daten mit einer Geschwindigkeit von 70 Terabyte pro Sekunde übertragen.

Das folgende ist die aktuelle Liste der 10 schnellsten Supercomputer der Welt, laut Top 500.

1. Sunway TaihuLight (China): 10.649.600 Kerne, 93.014 TFlops / s
2. Tianhe-2 MilkyWay-2 (China): 3.120.000 Kerne, 33.962 TFlops / s
3. Piz Daint (Schweiz): 361.760 Kerne, 19.590 TFlops / s
4. Gyoukou (Japan): 19.860.000 Kerne, 19.136 TFlops / s
5. Titan (Vereinigte Staaten): 560.640 Kerne, 17.590 TFlops / s
6. Mammutbaum (Vereinigte Staaten): 1.572.864 Kerne, 17.173 TFlops / s
7. Dreieinigkeit (USA): 979.968 Kerne, 14.137 TFlops / s
8. Cori (Vereinigte Staaten): 622.336 Kerne, 14.015 TFlops / s
9. Oakforest-PACS (Japan): 556,104 Kerne, 13.555 TFlops / s
10. K Computer - Sparc64 (Japan): 705.024 Kerne, 10.510 TFlops / s

Es ist ein riesiges Spielfeld, an dem moderne Laboratorien und staatliche Einrichtungen auf der ganzen Welt beteiligt sind. Die Anführer verdienen nicht nur den Respekt der Computerexperten weltweit, sondern auch das Rennen um die Spitze ist politisch aufgeladen. Und mit Supercomputer-Kosten von mehreren tausend Dollar pro Stunde verdienen diese Unternehmen wahrscheinlich auch viel Geld.

Wofür werden Supercomputer verwendet??

Warum sollte jemand ein Computersystem benötigen, das pro Billiarde Fließkommaoperationen verarbeitet?

Die Realität ist, dass in vielen verschiedenen Branchen ein Bedarf an Rechenleistung besteht. Hier nur ein paar Supercomputeranwendungen in Industrie, Regierungen und Militär.

Ein Bericht der International Data Corporation aus dem Jahr 2014 beschäftigte sich mit Dutzenden realer Szenarien, in denen Supercomputer eingesetzt wurden. Wir haben die folgenden Beispiele aus dieser Studie gezogen.

Industrie

• General Electric, ein wichtiger Akteur in der Luft- und Raumfahrt, arbeitete mit Computer-Experten des Oak Ridge National Laboratory zusammen, um zu produzieren Erweiterte Jet-Engine-Simulationen. Die Simulationen haben GE dabei geholfen, ein Motorphänomen zu identifizieren, das dem Unternehmen dabei hilft, die Kraftstoffeffizienz insgesamt zu verbessern.
• Die Wissenschaftler der Lawrence Livermore National Labs nutzten die dort vorhandenen Supercomputer, um eine neue Technik für zu entwickeln Untergrunddatenerfassung. Dies ermöglichte der amerikanischen Öl- und Gasindustrie, Ölreserven im Golf von Mexiko leichter zu erkennen und die Abhängigkeit Amerikas von ausländischem Öl zu reduzieren.
• Die Boeing-Ingenieure verwendeten Supercomputer Flugzeugsimulationen Dies führte zu besseren aerodynamischen Konstruktionen, sodass sie kraftstoffsparender und sicherer Flugzeuge produzieren konnten.

Regierung

• Die Centers for Disease Control und die Cornell University arbeiteten zusammen, um ein sehr detailliertes Modell des Hepatitis-C-Virus zu erstellen. Mit einem Supercomputer an der Cornell University konnten die Forscher dies tun neue Therapien entwickeln das hat schließlich der medizinischen Gemeinschaft geholfen 8 medizinische Durchbrüche, die Sie vielleicht einen Tag benötigen 8 medizinische Durchbrüche, die Sie vielleicht einen Tag brauchen medizinischen Bereich. Schauen Sie sich diese erstaunlichen neuen Dinge an! Lesen Sie mehr zur Verringerung oder Heilung von Lebererkrankungen bei Patienten.
• Das US-Verteidigungsministerium setzte einen Supercomputer ein neue Wettermodelle entwickeln Das würde den Meteorologen dabei helfen, potenziell gefährliche Wirbelstürme und Wirbelstürme vorherzusagen. Die fortgeschritteneren Computermodelle dieser Stürme ermöglichten die Vorhersage der Gefahren bis zu fünf Tage vor dem Aufprall.

Militär

• Die US-Armee nutzt Supercomputer im Army Research Laboratory zum Laufen fortgeschrittene Simulationen das hilft Forschern bei der Durchführung “zerstörerische Live-Experimente und Prototypdemonstrationen.” Andernfalls wären diese Kosten für echte Geräte unerschwinglich.
• Einer der ungewöhnlichsten Supercomputer, der vom US-Militär eingesetzt wurde, wurde als “Condor-Cluster,” Die US-Luftwaffe wurde 2010 von der US-Luftwaffe gegründet. Die dortigen Ingenieure haben 1760 Konsolen der Sony PlayStation 3 zu einem Supercomputer-Kern zusammengefügt. Es war für 500 TFlops geeignet und wurde für Aufgaben wie verwendet Mustererkennung, Verarbeitung von Satellitenbildern, und Durchführung künstlicher Intelligenzforschung.

Sie sehen, es gibt viele Forderungen aus allen Bereichen der Industrie, Regierungsbehörden und des Militärs nach hochentwickelter Rechenleistung.

Sind Quantum Computer weiter?

Jeder Fortschritt in der Supercomputer-Geschwindigkeit ist ein direktes Ergebnis einer höheren Anzahl von Transistoren, die in immer kleinerem Maßstab in Mikroprozessoren gepackt werden. Da diese Mikroschaltkreise immer weiter in Richtung einer atomaren Skala schrumpfen, sagen viele Zukunftsforscher voraus, dass die nächste Stufe der Supercomputer im Bereich der Quantencomputer liegen wird.

Was ist ein Quantencomputer??

Quantum Computing ist eine einzigartige Variante der Computertechnologie. Anstelle des herkömmlichen auf Mikroprozessoren basierenden Transistors hoffen die Wissenschaftler, den Zustand subatomarer Teilchen zu beeinflussen.

Subatomare Teilchen unterliegen sehr seltsamen physikalischen Gesetzen - von denen viele Forscher erst in jüngster Vergangenheit entdeckt haben. Durch Experimentieren mit verschiedenen Techniken zur Kontrolle der subatomaren Zustände dieser Teilchen hoffen die Wissenschaftler, die Einsen und Nullen eines klassischen Transistors durch einen äquivalenten 1 oder 0-Zustand dieser Quantenteilchen zu ersetzen.

Ein anderes Wort für diese Partikel mit zwei Zuständen lautet Quantenbits (oder “Qubits”).

Der denkende Aspekt des Quanten-Computing ist die Tatsache, dass die vielen verfügbaren Zustände dieser Partikel diesen Computern möglicherweise erlauben, mehr als nur eine 1 oder 0 zu speichern.

Gibt es irgendwelche Quantum-Supercomputer??

Der Grund, warum Sie noch nicht von einem überlegenen Quanten-Supercomputer gehört haben, der die Top500-Liste erstellt, ist, dass noch kein stabiler Quanten-Supercomputer existiert.

IBM bietet Online-Zugriff auf ein 20-Qubit-System für Forscher. Forscher verwenden typischerweise Quantencomputer für spezifische Berechnungen und Analysen, für die sie sich gut eignen, beispielsweise für chemische Simulationen.

Die Entwickler von Quantencomputern verwenden Begriffe, die vor nicht allzu langer Zeit theoretischer Natur waren. Nun aber beschreiben die Wissenschaftler, die diese Systeme aufbauen, sehr reale Wechselwirkungen zwischen ihnen “Qubits” wie “Verstrickung.” Sie beschreiben bestimmte Zustände von Qubits als “Kohärenz.” Daher ist es fast unmöglich, diese Systeme mit herkömmlichen Computern zu vergleichen.

Große Systeme, die möglicherweise mit den heutigen traditionellen Supercomputern konkurrieren könnten, sind immer noch zu instabil. Im November 2017 kündigte IBM beispielsweise an, einen 50-Bit-Quantencomputer gebaut zu haben. Es konnte jedoch nur sein Quantum halten “Mikrostatus” für 90 Mikrosekunden.

Quantum-Computer sind vielversprechend für die Zukunft, bieten aber im Vergleich zu herkömmlichen Supercomputern auf Silikonbasis wenig Wettbewerb.

Was hältst du von der Zukunft??

Wo sehen Sie die Zukunft der Supercomputertechnologie? Denken Sie, dass Quantencomputer näher am Horizont sind, als die Menschen erkennen? Welches Land wird Ihrer Meinung nach 2018 und darüber hinaus an der Spitze stehen??

Erfahren Sie mehr über: Computerprozessor, Quantum Computing.