Суперкомпьютеры

Суперкомпьютерами принято называть вычислительные системы огромной производительности, которые состоят из большого количества вычислительных узлов, объединенных в единый аппаратный ресурс. Например, российский суперкомпьютер СКИФ МГУ содержит 1250 мощных 4-ядерных процессоров, собранных в 625 вычислительных узла на 14 монтажных шкафах. Со всей инфраструктурой СКИФ занимает помещение размером с небольшой спортзал.

Реальную вычислительную производительность суперкомпьютера принято определять по скорости решения методом Гаусса специальной задачи Linpack (системы из тысяч линейных уравнений). В качестве единицы измерения производительности служит Flop/s (англ. Floating point operations per second) - количество арифметических операций, выполняемых за секунду. Суперкомпьютеры способны производить триллионы операций в секунду (TFflop/s, терафлоп).

^{Внешний вид суперкомпьютера Cray XT5 Jaguar}

Согласно рейтингу ТОП500 самых производительных суперкомпьютеров мира (можно посмотреть на сайте top500.org) по состоянию на ноябрь 2009 года лидирует американский суперкомпьютер Cray XT5 Jaguar из Национального центра вычислительных наук (National Center for Computational Sciences - NCCS) в Окридже, штат Теннеси (США). Суперкомпьютер состоит из 37 тысяч шестиядерных процессоров AMD Opteron, развивает пиковую производительность в 1,75 петафлопс и используется для моделирования движений космический тел, построения климатических моделей и исследований в области физики.

Jaguar и СКИФ МГУ относятся к суперкомпьютерам кластерного типа, которые все больше вытесняют супервычислители на базе интегральных схем. Основным преимуществом кластерных суперкомпьютеров является простота наращивания производительности с помощью установки новых и модернизации существующих вычислительных узлов, собранных из обычных компьютерных комплектующих.

Особняком от суперкомпьютеров держатся менее производительные вычислительные системы - кластеры, в которых функция вычислительных узлов возложена на автономные компьютеры, подключенные к скоростной сети обмена данными. Компьютеры, входящие в кластер, могут находиться в разных помещениях и даже зданиях - всюду, куда можно протянуть высокоскоростной сетевой кабель. Многие научно-исследовательские центры и крупные университеты отдают предпочтение именно кластерам, как дешевой альтернативе суперкомпьютерам, используя для этих целей парк своей компьютерной техники.

Суперкомпьютеры и кластеры различаются только внешне, по сути же они работают схожим образом и относятся к системам параллельных сетевых вычислений - grid-сетям (англ. grid - решетка, сетка). Этот тип вычислений отличается скоростным взаимодействием между собой вычислительных узлов, что позволяет моделировать протекание сложных природных процессов. Например, в 2005 году с помощью кластера из 27 компьютеров исследовательской группе Евгения Ижикевича из Института нейронаук (Сан-Диего, США) за 50 суток удалось смоделировать 1 секунду работы 100 миллиардов нейронов человеческого мозга, содержащих квадриллион синапсов.