Superkompyuterlar tarixi

Superkompyuterlar tarixi

• 
  by Tuan Nguyen
  

Ko'pchiligimiz kompyuter bilan tanishmiz. Siz, ehtimol, bu blog postini noutbuklar, smartfonlar va planshetlar kabi qurilmalarni asosan bir xil asosiy kompyuter texnologiyalari deb o'qitish uchun foydalanishingiz mumkin. Boshqa tomondan, Supercomputers biroz ezoterikdir, chunki ular ko'pincha davlat muassasalari, tadqiqot markazlari va yirik firmalar uchun ishlab chiqilgan va katta hajmdagi energiya sarflaydigan mashinalar deb hisoblanadilar.
Top500'ning superkompyuter reytingiga ko'ra, Xitoyning Sunway TaihuLight, hozirgi kunda dunyodagi eng tezkor super kompyuterini olaylik. U 41 ming chipdan iborat (150 tonnadan ortiq bo'lgan protsessorlar), 270 mln. Dollar turadi va 15,371 kVt quvvatga ega. Biroq, ortiqcha tomonda, sekundda kvadrillanish hisob-kitoblarini bajarishga qodir va 100 millionga yaqin kitobni saqlab qolishi mumkin. Va boshqa superkompyuterlar kabi, u ilm-fan sohasidagi eng murakkab vazifalarni hal qilish uchun ishlatiladi.
Bir superkompyuterning tushunchasi birinchi bo'lib 1960-yillarda Seymour Crey ismli elektr muhandisi dunyodagi eng tezkor kompyuterni yaratishga kirishgan. "Supercomputingning otasi" deb atalgan Cray, ishlaydigan hisoblash giganti Sperry-Randda lavozimidan yangi tashkil etilgan "Control Data Corporation" ga qo'shilish uchun ketib, ilmiy kompyuterlarni rivojlantirishga qaratilgan.
ad
Dunyoning eng tezkor kompyuterlari nomi o'sha paytdagi IBM 7030 "Stretch", vakuumli quvurlar o'rniga transistorlardan foydalanadigan birinchi bo'lib o'tdi.
1964-yilda Cray CDC 6600 ni taqdim etdi, ularda germanyum transistorlarni silikon va Freon asosidagi sovutish tizimidan foydalanganda yangiliklar paydo bo'ldi.
Eng muhimi, u 40 MGts tezligida harakat qildi, bu saniyda taxminan uch million yuruvchi nuqta operatsiyani amalga oshirdi, bu esa uni dunyodagi eng tezkor kompyuterga aylantirdi. Ko'pincha dunyodagi birinchi superkompyuter deb hisoblangan CDC 6600 ko'pchilik kompyuterlardan 10 marta tezroq va IBM 7030 Stretchdan uch marta tezroq. Unga 1969 yilda CDC 7600 ning o'rnini egallash uchun topshirildi.
1972-yilda Cray, Cray Research kompaniyasini tashkil qilish uchun Control Data Corporation'dan ajralib chiqdi. Biroz vaqtdan keyin sarmoyadorlar sarmoyasini va investorlarni moliyalashtirishni ko'paytirgandan so'ng, Cray 1-sonli kompyuterni ishga tushirdi, bu esa kompyuterning ish faoliyatini yanada kengaytirishga yordam berdi. Yangi tizim soat tezligi 80 MGts ni tashkil etdi va sekundiga 136 mln. Dovonli nuqta operatsiyalarini amalga oshirdi (136 megappl). Boshqa noyob funktsiyalarda yangi protsessor turi (vektorli ishlov berish) va davrlarning uzunligini kamaytiradigan tezlikni optimallashtirilgan no'xat shaklidagi dizayni mavjud. Cray 1 1976 yilda Los Alamos milliy laboratoriyasida o'rnatildi.
1980-yillarda Cray superkompyuterda eng mashxur ismga aylandi va har qanday yangi versiya avvalgi harakatlaridan voz kechishi kutilmoqda. Cray Cray-1ga vorisi bilan ish olib borarkan, kompaniyadagi alohida jamoa Cray 1-ning "tozalagan" versiyasini taqdim etgan Cray X-MPni chiqarib tashladi.
U bir xil no'xat shaklini yaratdi, lekin bir nechta protsessorlarga ega bo'lib, umumiy xotiraga ega edi va ba'zan ikkita Cray 1 sifatida bog'langan. Aslida Cray X-MP (800 megaphone) birinchi "ko'p protsessor" dizaynlardan biri bo'lib, parallel ishlashga eshikni ochib berdi, bu erda hisoblash vazifalari qismlarga bo'linadi va bir vaqtning o'zida har xil protsessorlar tomonidan bajariladi.
Har doim yangilanib turuvchi Cray X-MP 1985 yilda Cray 2 ning uzoq kutilgan ishga tushirilguniga qadar standart tashuvchi bo'lib xizmat qilgan. Cray ning eng so'nggi va eng buyuklari singari, xuddi oldingi kabi, xuddi shu no'xat shaklidagi dizayni va integral mikrosxemalari mantiqiy taxtalarda birgalikda yig'ilgan. Biroq, bu safar komponentlar issiqlikni sindirish uchun kompyuterni suyuq sovitish tizimiga botirishi kerak edi.

Cray 2 sakkizta protsessor bilan jihozlangan bo'lib, ular saqlash, xotirani saqlash va "fon protsessorlari" ga ko'rsatmalar berish uchun javob beradigan "oldingi protsessor" bilan ta'minlandi. Birgalikda, Cray X-MP dan ikki marta tezroq, 1,9 mlrd. Suzuvchi nuqtali operatsiyalarni (1,9 Gigaflops) ishlash tezligini to'ldirdi.
Albatta, Cray va uning dizayni super kompyuterning dastlabki davrini boshqargan. Ammo u maydonni rivojlantiruvchi yagona shaxs emas edi. 80-yillarning boshlarida, shuningdek, ishlashning to'siqlariga qaramasdan, ishlaydigan minglab protsessorlar tomonidan ishlaydigan ommaviy parallel kompyuterlar paydo bo'ldi. Birinchi ko'p protsessorli tizimlardan ba'zilari Massachusets Texnologiya Instituti aspiranti sifatida g'oyasi bilan shug'ullangan V.Dil Daniel Hillis tomonidan yaratilgan. O'sha paytdagi maqsad miyadagi neyron tarmoqqa o'xshash ishlaydigan protsessorlarning markazsizlashtirilgan tarmog'ini ishlab chiqish orqali boshqa protsessorlar orasida CPU bevosita hisob-kitoblarga ega bo'lishning tezlik chegaralarini engish edi. 1985-yilda Connection Machine yoki CM-1 sifatida joriy qilingan uning yechimi 65,536 ta bir-biriga bog'langan bir bitli protsessorlarga ega.
90-yillarning boshlarida, Crayning superkompyuterlarni uzatishi uchun oxirgisi boshlandi. O'shanda, superkompyuter kashshof Cray Research'dan Cray Computer Corporation tashkil etish uchun ajratildi. Cray 2 loyihasi uchun mo'ljallangan Cray 3 loyihasi butun muammolarga aylandi.
Crayning asosiy xatosidan biri gallium arsenid yarimo'tkazgichlarini - yangi texnologiyani - uning ishlash tezligining o'n ikki barobar yaxshilanishiga qaratilgan o'zining maqsadiga erishish usuli sifatida ko'rib chiqish edi. Natijada, ularni ishlab chiqarishdagi qiyinchilik boshqa texnik qiyinchiliklar bilan bir qatorda, loyihani yillar mobaynida kechiktirdi va natijada kompaniyaning ko'plab mijozlari qiziqishlarini yo'qotdi. Ko'p o'tmay, kompaniya pulni to'kdi va 1995 yilda bankrotlik uchun topshirdi.
Crayning kurashlari, raqobatlashadigan yapon kompyuter tizimlari o'n yildan ko'proq vaqt mobaynida bu sohada ustunlikka ega bo'lish uchun turli xil himoya turlarini o'zgartirishga imkon beradi. Tokioda joylashgan NEC Korporatsiyasi 1989-yilda SX-3 bilan sahnaga chiqdi va bir yil o'tib, dunyodagi eng tezkor kompyuteri sifatida qabul qilingan to'rt protsessorli versiyasini taqdim etdi, faqat 1993-yilda yopilgan edi. O'sha yili Fujitsu's Digital Wind Tunnel , 166 vektorli protsessorning qo'pol kuchi 100 gigaflopsdan oshib ketadigan birinchi super kompyuterga aylandi. (Side note: texnologiya qanchalik tez sur'atlar bilan rivojlanayotganligi haqida fikr berish uchun, 2016 yilda eng tez iste'molchi protsessorlari osongina 100 gigaflopsdan ko'proq narsani amalga oshirishi mumkin, ammo vaqt, ayniqsa ta'sirli edi). 1996-yilda, Hitachi SR2201, 600 gigaflopsning eng yuqori ko'rsatkichiga erishish uchun 2048 protsessor bilan oldingi o'rinni egalladi.
Endi Intel qaerda? Iste'mol bozorining etakchi chipmåratori sifatida o'zini namoyon qilgan kompaniya, asrning oxiri oxirigacha superkompyuterlar sohasiga jiddiy ta'sir ko'rsatmadi.
Buning sababi, texnologiyalar juda ko'p turli xil hayvonlarni tashkil etgan. Masalan, Supercomputers, shaxsiy kompyuterlar, minimal sovutish qobiliyatidan va cheklangan energiya ta'minotidan samaradorlikni qisqartirishga imkon berganda, iloji boricha ko'proq qayta ishlash quvvatini jamlash uchun mo'ljallangan. 1993-yilda Intel muhandislari oxirgi marta 1994-yil iyun oyiga qadar superkompyuter reytingi sammitiga chiqqan Intel 620 / S 140 Paragon 3,680 protsessoriga parallel ravishda jiddiy yondoshgan holda jiddiy yondoshuvni qo'llashdi. Aslida, bu dunyoda eng tezkor tizim bo'lib, birinchi marta massiv parallel bo'lgan protsessor superkompyuter edi.
Ushbu nuqtaga qadar, superkompyuter asosan ana shunday yirik loyihalarni moliyalashtirish uchun chuqur cho'ntaklari bo'lgan kishilarning domenidir. NASA ning Goddard Space Flight Center-da bunday hashamatni yo'qotgan pudratchilar, 1994 yilda o'zgardi, agar bu kabi hashamat bo'lmagan bo'lsa, parallel hisoblash qudratini ishlatish uchun aqlli yo'l bilan chekilgan tarmoqni ishlatib, . Ular ishlab chiqargan "Beowulf Klaster" tizimi 16 gigabaytlik 486DX protsessorlardan iborat bo'lib, gigaflops oralig'ida ishlay oladi va qurish uchun $ 50,000 dan kam xarajat qiladi. Bundan tashqari, Linux Linuxning superkompyuterlar uchun tanlangan operatsion tizimiga aylanishidan avval Unix-ni emas, balki Linuxni boshqarishda farq bor edi. Ko'p o'tmay, har bir joyga o'zingizning Beowulf guruhini yaratish uchun shunga o'xshash rejalar bo'yicha ta'qib qilishgan.

1996-yilda Hitachi SR2201 nomini topshirganidan so'ng, Intel o'sha yili 6000 dan oshiq 200 MGts Pentium Pro protsessorlaridan iborat bo'lgan ASCI Red deb nomlangan Paragon nomli dizayn bilan qaytdi. Vektorli protsessorlardan tashqari off-the-shelf komponentlarini foydasiga harakat qilganiga qaramay, ASCI Red bir trillion flop to'sig'ini (1 teraflops) sindirish uchun birinchi kompyuter bo'lish sharafiga sazovor bo'ldi. 1999-yilda yangilanishlar uch trillion flopdan (3 teraflops) oshib ketdi. ASCI Red Sandia National Laboratoriesda o'rnatildi va asosan yadroviy portlashlarni simulyatsiya qilish va mamlakatning yadroviy arsenalini saqlashga yordam berish uchun ishlatildi.
Yaponiyada 35,9 teraflops bo'lgan NEC Tarmoq simulyatori bilan superkompyuterli kashfiyotni qayta ko'rib chiqqandan so'ng, IBM 2004-yilda Blue Gene / L bilan misli ko'rilmagan balandliklarga superkompyuter keltirdi. O'sha yili IBM "Yer Simulyatori" ni (36 teraflops) cheklaganligi haqidagi prototipni chiqardi. Va 2007 yilga kelib, muhandislar o'zlarining ishlov berish qobiliyatini qariyb 600 teraflopsga aylantirish uchun qo'shimcha qurilmani ko'tarishadi. Qizig'i shundaki, jamoa nisbatan past kuchga ega bo'lgan qo'shimcha chiplardan foydalanish bilan shug'ullanib, shunga qaramay, energiya tejamkorligi bilan shu kabi tezliklarga erishdi. 2008-yilda, IBM Roadrunner-ga o'tib, birinchi superkompyuter navbatdagi soniyada bir kvadrillion suzuvchi nuqtali operatsiyalardan (1 petaflops) o'tishni boshlagan.