Home » ابر کامپیوتر چیست؟ | 10 ابر کامپیوتر برتر جهان

ابر کامپیوتر چیست؟ | 10 ابر کامپیوتر برتر جهان

ابر کامپیوتر ها یا همان سوپر کامپیوتر ها برای پردازش‎های سنگین به کار گرفته می‎شوند. این اصطلاح معمولاً برای سیستم‎هایی به کار میرود که قدرت پردازش اطلاعات فراوانی را در کسری از ثانیه را داشته باشند. تعریف ابر رایانه از زبان ویکی پیدیا به صورت زیر است:

به کامپیوتری اطلاق می‌گردد که در زمان معرفی آن در زمینه میزان ظرفیت محاسبه در واحد زمان در دنیا پیشرو باشد. عبارت ابر رایانه برای اولین بار توسط مجله «نیویورک ورلد» برای اشاره به جدول‌سازهای آی‌بی‌ام ( IBM )در دانشگاه کلمبیا به کار رفت.

اینگونه کامپیوتر ها در درجه اول برای کارهای علمی و مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند که نیاز به محاسبات بسیار سریع و پیچیده دارند.

از جمله مواردی که ابر کامپیوتر ها در تهیه آنها نقش دارند عبارت اند از:

  • آزمایش مدل‎های ریاضی برای پدیده های پیچیده فیزیکی
  • شبیه سازی آب و هوای آینده
  • شبیه سازی پیدایش و تکامل کیهان
  • شبیه سازی سلاح‎های هسته‎ای و عملکرد راکتورها
  • تحقیقات بر روی مواد شیمیایی برای ساخت داروهای جدید
  • رمز نگاری

با کاهش هزینه‎های ابر کامپیوتر ها در دهه 1990، مشاغل بیشتری شروع به استفاده از ابر کامپیوتر ها برای تحقیقات و سایر مدل‎‌های مرتبط با تجارت کردند.

 

ویژگی‎ ابر کامپیوتر ها

ابرکامپیوتر ها ویژگی‎های متمایز خاصی دارند. بر عکس کامیپوتر های معمولی، ابر رایانه ها معمولا دارای بیش از یک CPU ( پرادزشگر مرکزی ) هستند. این پردازشگرها مدارهای مخصوصی برای تفسیر اطلاعات و دستورالعمل های برنامه و انجام محاسبات عملی و منطقی در توالی مناسب را در خود جای داده اند.

استفاده از چندین پردازنده پر قدرت برای محاسبات سنگین و پیچیده ضروری است. سیگنال های الکترونیکی نمی توانند سریعتر از سرعت نور حرکت کنند، بنابراین محدودیت سرعت اساسی ترین مشکل برای انتقال سیگنال و سوئیچینگ در مدار های CPU است.

بازیابی سریع داده ها و دستورالعمل های ذخیره شده برای رسیدن به سرعت محاسباتی بالا در CPU ها لازم است. بنابراین، اکثر ابرکامپیوتر ها  از ظرفیت ذخیره سازی بسیار بزرگی استفاده می‎کنند. همچنین ابرکامپیوتر ها از قابلیت ورودی و خروجی بسیار سریعی برخوردار هستند.

یکی دیگر از ویژگی های متمایز کننده ابرکامپیوتر ها، استفاده آنها از حسگر برداری (vector arithmetic)  برای پردازش است که باعث می‎شود ابرکامپیوتر ها بتوانند چندین هزار محاسبه را هم زمان پردازش کنند. به عنوان مثال ، یک ابر رایانه معمولی می تواند لیستی از میزان دستمزد ساعتی برای گروهی از کارگران کارخانه را با لیستی از ساعات کار اعضای آن گروه ضرب کند تا لیستی از دلارهای کسب شده توسط هر کارگر را به دست آورد.

 

کاربردهای ابرکامپیوتر ها

ابرکامپیوتر ها در ابتدا در برنامه های مربوط به امنیت ملی ، از جمله طراحی سلاح های هسته ای و رمزنگاری استفاده می شدند. امروزه از آنها به طور معمول در صنایع هوافضا ، نفت و صنایع اتومبیل کار می کنند. علاوه بر این، ابر رایانه ها کاربردهای زیادی در زمینه های مربوط به مهندسی یا تحقیقات علمی پیدا کرده اند.

بدون شک ابرکامپوتر ها در رسیدن ما به فهم قابل قبولی در مورد کیهان، طراحی سلاح‎های هسته‎ای و رمزنگاری نقش فراوانی داشته‎اند. همچنین ابرکامپیوتر ها در پیش بینی‎های مربوط به آب و هوا کاربرد های فراوانی دارند. این پیش بینی‎ها بر اساس مدل‎های عددی صورت می‎گیرد.

با کاهش هزینه‎های ساخت ابرکامپیوترها و گسترش روز افزون تکنولوژی و فراهم شدن بستر مناسب برای بازی‎های آنلاین استفاده از این کامپیوترها در این صعنت نیز امری بدیهی گشت. در سال 2007 ابرکامپیوتر های بازی World of Warcraft توانست بیش از یک میلیون نفر را در دنیای آنلاین بازی جمع کند و اینگونه راه را برای پیشرفت در این زمینه باز کنند.

 

واحد اندازگیری در ابرکامپیوتر ها

ترافلاپ یا TFLOP در واقع کوتاه شده عبارت “teraflop” است، روشی برای محاسبه ی قدرت سخت افزاری کامپیوتر بر اساس ظرفیت ریاضی و نه فرکانس پردازنده (GHz). یک ترافلاپ به ظرفیت پردازنده برای محاسبه یک تریلیون ممیز شناور (Floating Point) در هر ثانیه می گویند. مثلا وقتی می گوییم یک قطعه سخت افزاری دارای قدرت 6 ترافلاپ است، بدین معناست که می تواند در هر ثانیه 6 تریلیون (معادل 6 هزار میلیارد) ممیز شناور را محاسبه و پردازش کند.

محاسبه ممیز شناور چیست؟

محاسبه ممیزهای شناور یک روش مرسوم برای اندازه گیری قدرت پردازش سیستم هاست. درواقع همین که از ترافلاپ صحبت می کنیم، یک واحد جهانی و استاندارد برای محاسبه قدرت کامپیوترها خواهیم داشت.

اگر درس ریاضی دوران تحصیل خود را به خاطر بیاورید، ممیز شناور در واقع همان “اعداد حقیقی” هستند، که از دیدگاه محاسبات ریاضی، به هر نوع محاسبه محدود (کرانه دار) گفته می شود که از اعداد حقیقی (خصوصا در سیستم ده دهی) استفاده می کند.

در نهایت، ترافلاپ یعنی تعداد معادلات ریاضی بر اساس اعداد حقیقی که پردازنده قادر است در هر ثانیه پردازش کند. دستگاه های مختلف ممکن است به مقادیر متفاوتی از فلاپس نیاز داشته باشند. مثلا یک ماشین حساب معمولی تنها با 10 فلاپس می تواند تمام دستورات و محاسبات ریاضیِ شما را انجام دهد. در نتیجه وقتی از مگافلاپ (میلیون فلاپ)، گیگافلاپ (میلیارد فلاپ) و ترافلاپ (تریلیون فلاپ) صحبت می کنیم، می توانید تصور کنید که از چه میزان قدرت حرف می زنیم..

تولیدکنندگان سخت افزارهای مختلف معمولا برای بیان سرعت پردازش دستگاه های خود از واحد فلاپس استفاده می کنند.

هر پتافلاپ  یک ترافلاسپ یا یک کوادریلیون (عدد یک با ۱۵ صفر به توان دو) واحد سرعت است.

 

ده ابر کامپیوتر برتر جهان

طبق جدیدترین رده بندی سریع ترین ابرکامپیوتر ها که اخیراً اعلام شد ده ابرکامپیوتر برتر این لیست نیز مشخص شد که ما نیز در این مقاله به این سوپر کامپیوتر ها نگاهی خواهیم انداخت.

 

 

ابر کامپیوتر

ابر کامپیوتر LASSEN

10 – ابر کامپیوتر LASSEN

LASSEN برادر کوچک ابر کامپیوتر Sierra در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، توسط IBM با همان معماری ساخته شده است. ابر رایانه لاسن برای تحقیقات غیر طبقع بندی طراحی و ساخته شده است. لاسن بر خلاف برادر بزرگ‎تر خود سیرا 18.2 پتافلاپ آهسته تر است.

این ابر کامپیوتر از 795 نود، 34,848 پردازشگر مزکزی ( CPUs ) و با 3,168 گرافیک ( GPUs ) انویدیا ( NVIDIA ) ساخته شده است، همچنین این ابر رایانه 253,440 رم ( RAM ) را در خود جای داده است.

 

 

ابر کامپیوتر - سوپر کامپیوتر

ابر کامپیوتر SUPERMUC-NG

9 – ابر کامپیوتر SUPERMUC-NG

در سال 2018، ابر کامپیوتر نسل جدید SuperMUC به طور رسمی در سوپرکامپیوتر های Leibniz در گارچینگ ( در نزدیکی مونیخ آلمان ) به بهره برداری رسید و در سال 2019 شروع به کار کرد. قدرتمندترین ابر کامپیوتر اتحادیه اروپا با فناوری شرکت‎های Lenovo و اینتل ساخته شاده است.

SuperMUC قدرتمندترین سوپر کامپیوتری است که فقط توسط پردازننده‎های سری x86 کار می‎کند. سرعت پردازش ابر رایانه SUPERMUC-NG به 19.5 پتافلاپ می رسد.

 

 

ابر کامپیوتر - ابر رایانه

ابر کامپیوتر ABCI

8 – ابر کامپیوتر ABCI

در رده هشتم رنک برترین ابر کامپیوتر ها، سوپر کامپیوتر ABCI قرار گرفته است که توسط شرکت فوجیتسو ساخته شده و متعلق به انستیتوی ملی علوم و فناوری پیشرفته صنعتی ژاپن است. البته ناگفته نماند که این ابر کامپیوتر نسبت به رده بندی قبلی یک رده افت کرده است.

ابر رایانه ABCI به عنوان یک منبع هوش مصنوعی مبتنی بر ابر ( cloud-based ) طراحی و ساخته شده است که در اختیار شرکت‎ها و گروه های تحقیقاتی ژاپنی قرار گرفته است.

 

 

ابر کامپیوتر - ابر رایانه

ابر کامپیوتر TRINITY

7 – TRINITY

ابر کامپیوتر TRINITY یکی از قدرتمند ترین کامپیوتر هایی دنیاست که شرکت Cray  آن را توسط آزمایشگاه لس آلاموس ( Los Alamos National ) تولید کرده است و توانسته است در رده هفتم برترین سوپرکامپیوتر ها قرار بگیرد.

این دستگاه که نام خود را از اولین آزمایش هسته ای ایالات متحده در سال 1945 به ارث برده است، عمدتا به محاسبات مربوط به سلاح‎های هسته ای اختصاص یافته است. نخستین بمب اتمی جهان به سرپرستی دکتر رابرت اوپنهایمر طی پروژه منهتن در این آزمایشگاه ساخته شد.

قدرت پردازش ابر رایانه TRINITY به 3.678 گیگا فلاپ بر وات می‎رسد.

 

 

ابر کامپیوتر - سوپر کامپیوتر - ابر رایانه

ابر کامپیوتر PIZ DAINT

6 – ابر کامپیوتر PIZ DAINT

قدرتمندترین سیستم اروپا در رده ششم این فهرست قرار دارد. این سوپر کامپیوتر در مرکز ملی سوئیس قرار دارد. اسم این ابر کامپیوتر بر گرفته از کوه Piz Daint در آلپ است. در اواخر سال 2016، ابر رایانه Piz Daint به سه برابر رسد تا به رکورد 25 پتافلاپ دست یابد و در آن زمان در رتبه 3 ابر کامپیوتر ها قرار داشت.

این ابر کامپیوتر در واقع ارتقاء یافته ابر کامپیوتری است که توسط شرکت آمریکایی Cray و به دست پدر سوپر کامپیوتر های جهان یعنی سیمور کری ساخته شده است. پردازنده های Intel و NVIDIA آن سرعت 21.2 پتافلاپ را به آن می دهند. از Piz Daint در تحقیقات گسترده‎ در زمینه علوم مواد، فیزیک، ژئوفیزیک، علوم زندگی، اقلیم شناسی و علوم داده استفاده می‎شود.

 

 

ایر کامپیوتر - ابر رابانه

ابر کامپیوتر frontera

5 – frontera

ابرکامپیوتر frontera توسط شرکت Dell ساخته شده است و در مرکز محاسبات پیشرفته دانشگاه تگزاس قرار گرفته است. این سوپر کامپیوتر مجهز به پردازندهای اینتل می‎باشد. این ابر کامپیوتر توانست به سرعت جای خود را میان برترین‎های این حوزه باز کند و در رده پنجم این لیست قرار بگیرد.

frontera در سپتامبر 2019 به عنوان سریعترین ابرکامپیوتر جهان که در یک دانشگاه قرار دارد، رونمایی شد. سه تیم علمی در زمینه تحقیقات مربوط به فیزیک سیاه چاله‎ها ، مکانیک کوانتومی ، طراحی دارو و مدل های اقلیمی پژوهش‎های خود را با این سیستم انجام داده‎اند.

قدرت 23.5 پتافلاوب این سوپرکامپیوتر در خدمت علم قرار گرفته است. این ظرفیت محاسباتی بسیار بالا در رشته‎های اختر فیزیک، علم مواد، انرژی، ژنومیک و الگوبرداری از بلایای طبیعی مفید واقع خواهد شد.

 

 

ایر کامپیوتر - سوپر کامپیوتر

ایر کامپیوتر TIANHE-2A

4 – TIANHE-2A

در رتبه چهارم این لیست ابر کامپیوتر چینی TIANHE-2A یا راه شیری قرار گرفته است. این سوپر کامپیوتر  توسط دانشگاه ملی چین تهیه شده است و مجهز به پردازنده Intel Xeon با تعداد نزدیک به 5 میلیون هسته است که به آن اجازه می‎دهد سرعت آن تا به 61.4 پتافلاپ برسد، طبق صحبت‎های مقامات چینی از این سیستم برای محاسبات مربوط به امنیت دولت این کشور استفاده می‎شود.

 

 

ایر کامپیوتر - سوپر کامپیوتر

ابر کامپیوتر SUNWAY TAIHULIGHT

3 – ابر کامپیوتر SUNWAY TAIHULIGHT

چین با ابر کامپیوتر TAIHULIGHT برای 2 سال در رتبه یک برترین ابرکامپیوتر ها قرار گرفته بود ولی با روی کار آمدن دو سوپر کامپیوتری که در ادامه مقاله خواهید خواند به رتبه سوم سقوط کرد. با این حال هنوز هم این سیستم جزو برترین‎های این حوزه محسوب می‎شود.

TAIHULIGHT در مرکز ملی تحقیقات مهندسی و فناوری محاسبات چین ساخته و در مرکز ملی ابرکامپیوترها در Wuxi نصب شده است. این سوپر کامپیوتر بر خلاف سایر دستگاه‎های هم رده خود، فاقد تراشه شتاب دهنده است و سرعت پردازنده آن به 93.0 پتافلاپ می‎رسد.

این ابر کامپیوتر حاصل یک نوع جنگ تجاری بین چین و امریکا است، زیرا ساخت آن در پاسخ به تحریم‎هایی بود که ایلات متحده بر چین در این زمینه اعمال کرده بود. این ابر رایانه در تحقیقاتی مانند شبیه سازی تولد و گسترش جهان با استفاده از 10 میلیارد ذره دیجیتال شرکت کرده است.

 

 

ابر کامپیوتر

ابر کامپیوتر Sierra

2 – ابرکامپیوتر Sierra

دومین ابر کامپیوتر در این رده بندی یعنی Sierra هم ساخت شرکت IBM است که برای آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا ساخته شده است. این سوپر کامپیوتر دارای 1,572,480 هسته است که توسط پردازنده‎های IBM Powe9 تهیه شده و توسط شتاب دهنده‎های Nvidia Volta GV100 تقویت شده است. عملکرد این ابر رایانه به 94.6 پتالفاپس رسیده است و در 6 ماه اخیر بدون تغییر بوده است.

 

 

ابر کامپیوتر - سوپر کامپیوتر

ابر کامپیوتر Summit

1 – سوپر کامپیوتر Summit

بدون شک در حال حاضر IBM پیشتاز ابرکامپیوترها به حساب محسوب می‎شود. Summit قدرتمندترین سوپر کامپیوتر دنیا نیز ساخت این شرکت است که برای آزمایشگاه ملی اوک ریج ( Oak Ridge ) وزارت انرژی ایالات متحده در تنسی ساخته شده است.

قدرتمندترین ابر رایانه در جهان امروز Summit است که توسط IBM برای آزمایشگاه ملی اوک ریج وزارت انرژی ایالات متحده در تنسی ساخته شده است. این ابر کامپیوتر معادل دو زمین بسکتبال را اشغال می کند و به لطف 2.41 میلیون هسته خود به عملکرد بی‎نظیر 148.6 پتالفاپ می‎رسد.

Summit با هشت برابر سرعت سریع‎ترین ابر کامپیوتر قبلی امریکا، یک پیشرفت بزرگ برای این کشور و حتی جهان به حساب می‎آید. تیم Oak Ridge می گوید این سیستم که 200 میلیون دلار برای ساخت آن هزینه شده است، اولین سوپرکامپیوتری است که برای استفاده در برنامه های هوش مصنوعی ساخته شده است.

 

 

By | 2020-07-18T04:28:42+00:00 جولای 15th, 2020|computer, Technology|1 نظر

یک نظر

  1. فرید نایاب جولای 15, 2020 در8:49 ب.ظ - پاسخ

    بسیار عالی بود

ارسال نظر