什么是超级计算机?世界十大超级计算机

超级计算机的字典定义是“功能特别强大的大型机"。

超级计算机的“功率"由系统每秒可以处理多少个操作定义。 >。

这是一个广义的定义,带有一个目标标杆,随着计算机技术的发展而变化。当今最快的个人计算机正在以数十年前超级计算机执行的速度处理操作。那就是这项技术改变的速度之快。

那么,什么是超级计算机呢?

让我们更深入地研究一下当今超级计算机的外观。

多年来,美国,中国和日本一直在争夺拥有世界上最快的超级计算机的国家。 “快速"由计算机系统可以执行的petaflop数量定义。 petaflop 是一千个teraflop,或每秒一百万个浮点运算。

到2013年,现有的两个功能最强大的超级计算机是:

  • Oak Ridge的 Cray Titan ,具有17.59 petaflops的处理能力。
  • Livermore Labs的 IBM Sequoia ,推动了17.17 petaflops。
  • 然而,那年,中国以33.86 petaflop的高位接管了广州的 NUDT天河2 。该系统是国王,直到2016年,中国无锡的 Sunway TaihuLight 最终以令人印象深刻的93.01 petaflops赢得了大奖。

    根据Top500,超级计算机的下一任国王应该是峰顶。这是橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Lab)的一台超级计算机,预计将在2018年夏天投入使用。

    深入研究超级计算机

    现在您已经知道了当前超级计算机竞赛的状态,让我们仔细看看这些令人印象深刻的技术奇迹的内部运作方式。让我们研究 Sunway Taihulight

    Taihulight是一种具有以下处理器体系结构的超高效计算机:

  • 1.45 GHz SW26010处理器,每个处理器有四组
  • 每个核心组包含65个核心,每个节点总共260个核心。
  • 每个系统机柜包含1,024个节点。
  • 整个系统包含40个机柜。
  • 为了连接所有这些机柜,这个令人印象深刻的系统的构建者定制了自己的PCIe 3.0连接网络,他们将其称为“ Sunway网络"。

    网络通过7英寸电缆将交换机,资源共享硬件和所有超级节点相连,这些电缆以每秒70 TB的速度传输数据。

    以下是当前10台最快的超级计算机列表世界500强。

  • Sunway TaihuLight (中国):10,649,600内核,93,014 TFlops / s
  • 天河2 MilkyWay-2 (中国):3,120,000核心数,每秒33,962 TFlops /秒
  • 皮兹丹特(瑞士):361,760核心数,每秒19,590 TFlops /秒
  • Gyoukou (日本):19,860,000内核,19,136 TFlops / s
  • Titan (美国):560,640内核,17,590 TFlops / s
  • 红杉(美国):1,572,864内核,17,173 TFlops / s
  • 三位一体(美国):979,968内核,14,137 TFlops / s
  • Cori (美国):622,336内核,14,015 TFlops / s
  • Oakforest-PACS (日本):556,104内核,13,555 TFlops / s
  • K计算机– Sparc64 (日本):705,024核,10,510 TFlops / s
  • 这是一个广阔的竞争环境,涉及世界各地的先进实验室和政府机构。领导者不仅赢得了全球计算机专家的尊敬,而且争夺高层的政治责任也由此而来。超级计算机每小时的成本高达数千美元,这些公司也可能赚很多钱。

    超级计算机的用途是什么?

    为什么有人需要一台计算机?每秒可以处理四千万次浮点运算的系统?

    现实是,在许多不同的行业中,都需要大量的计算能力。这只是工业,政府和军方中一些超级计算机的用途。

    国际数据公司(International Data Corporation)在2014年撰写的一份报告深入探讨了数十种使用超级计算机的现实情况。我们从该研究中得出了以下示例。

  • 航空航天业的主要参与者通用电气(General Electric)与橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的计算机专家合作,产生了先进的喷气发动机仿真。这些模拟帮助GE识别了有助于公司改善整体燃油效率的发动机现象。 >。这使美国石油和天然气行业可以更轻松地识别墨西哥湾的石油储量,并减少美国对外国石油的依赖。
  • 波音公司的工程师利用超级计算机来创建飞机模拟导致了更好的空气动力学设计,因此它们可以生产出更省油,更安全的飞机。
  • 疾病控制中心和康奈尔大学合作创建了高度详细的丙型肝炎病毒模型。使用康奈尔大学的超级计算机,研究人员能够开发新疗法,最终帮助医学界减少或治愈患者的肝病。
  • 美国国防部使用了超级计算机开发新的天气模型,这将帮助气象学家预测潜在的危险飓风和飓风。这些风暴的更先进的计算机模型提供了在撞击发生前五天预测危险的能力。
  • 美国陆军在陆军研究实验室使用超级计算机来运行高级模拟 >可以帮助研究人员进行“破坏性的现场实验和原型演示"。否则,使用实际设备进行操作会降低成本。
  • 美军使用的最不寻常的超级计算机之一被称为“秃鹰"。 “集群",由美国空军在2010年创建。那里的工程师将1760个Sony PlayStation 3控制台连接在一起,以创建超级计算机核心。它具有500 TFlops的能力,并用于模式识别处理卫星图像开展人工智能研究之类的任务。
  • 如您所见,各个行业,政府机构和军方都对先进的计算能力提出了许多要求。

    Quantum Computers接下来吗?

    每一项进步超级计算机速度的提高直接是由于越来越多的晶体管以越来越小的规模封装到微处理器中的结果。随着这些微电路继续缩小到原子级,许多未来学家预测超级计算机的下一个阶段将在量子计算机领域。

    量子计算是计算机技术的一种独特方法。代替传统的基于晶体管的微处理器,科学家希望利用操纵亚原子粒子的状态。

    亚原子粒子遵循非常奇怪的物理定律,其中许多研究人员只是在最近才发现的过去。通过试验各种技术来控制这些粒子的亚原子状态,科学家希望用这些量子粒子的等效1或0状态代替经典晶体管的1和0。

    这两个的另一个说法状态粒子是量子位(或“量子位")。

    量子计算的令人弯腰的一面是,这些粒子的许多可用状态可能允许这些计算机可以存储1个或0个以上的内存。

    您还没有听说过能进入Top500列表的高级量子超级计算机的原因,是因为还没有真正稳定的量子超级计算机。

    IBM确实提供了对20量子位系统的在线访问,供研究人员使用。研究人员通常使用量子计算机来进行特定的计算和分析,例如化学模拟。

    量子计算机的创造者所使用的术语不久前基本上都是理论性的。但是现在,构建这些系统的科学家将“量子位"之间的非常真实的相互作用描述为“纠缠"。他们将量子位的特定状态描述为“一致性"。因此,将这些系统与传统计算机进行比较几乎是不可能的。

    可能会希望与当今传统超级计算机竞争的大型系统仍然太不稳定。例如,在2017年11月,IBM宣布已建造了50量子位的量子计算机。但是,它只能将其量子“微状态"保持90微秒。

    量子计算机对未来充满了希望,但是目前,它们与传统的基于有机硅的超级计算机相比没有什么竞争性。

    您认为未来会怎样?

    您认为超级计算机技术的未来将走向何方?您是否认为量子计算机比人们意识到的更近?您认为哪个国家/地区会在2018年及以后成为世界第一?

    标签: 计算机处理器 量子计算