Was ist ein Supercomputer? Die Top 10 Supercomputer der Welt

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Die Wörterbuchdefinition eines Supercomputers ist "ein besonders leistungsfähiger Mainframe-Computer".

Die "Leistung" eines Supercomputers wird durch die Anzahl der Operationen definiert, die das System jede Sekunde ausführen kann .

Dies ist eine weit gefasste Definition mit einem Torpfosten, der sich jedes Mal ändert, wenn die Computertechnologie fortschreitet. Die schnellsten Personal Computer verarbeiten heute Operationen mit der Geschwindigkeit, mit der Supercomputer vor einigen Jahrzehnten arbeiteten. So schnell ändert sich diese Technologie.

Also, was ist ein Supercomputer wirklich?

Werfen wir einen tieferen Blick darauf, wie Supercomputer heute aussehen, um das herauszufinden.

Der leistungsfähigste Supercomputer der Welt

Viele Jahre lang kämpften die USA, China und Japan um das Land, das den schnellsten Supercomputer der Welt besaß. "Fast" ist definiert durch die Anzahl der Petaflops, die das Computersystem ausführen kann. Ein Petaflop ist eintausend Teraflops oder eine Billiarde Fließkommaoperationen pro Sekunde. PC-Benchmark-Tests: Was sind sie, und sind sie wirklich wichtig? PC-Benchmark-Tests: Was sind sie und sind sie wirklich wichtig? Es gibt viele technische Websites im Internet, die mit Benchmarks arbeiten - eine ganze Reihe von Charts und Zahlen für fast jede Hardware auf dem Markt. Aber was bedeuten sie? Weiterlesen .

Bis 2013 waren die zwei leistungsstärksten Supercomputer:

• Der Cray Titan in Oak Ridge bietet eine Verarbeitungskapazität von 17, 59 Petaflops.
• Der IBM Sequoia bei Livermore Labs schob 17, 17 Petaflops.

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

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

Tiefer in einen Supercomputer schauen

Jetzt, da Sie den Stand des aktuellen Supercomputerrennens kennen, wollen wir uns das Innenleben dieser beeindruckenden Wunder der Technologie näher ansehen. Lassen Sie uns den Sunway Taihulight untersuchen .

Der Taihulight ist ein super-effizienter Computer mit der folgenden Prozessorarchitektur:

• 1.45 GHz SW26010-Prozessoren mit jeweils vier Kerngruppen Was ist eine CPU und was macht sie? Was ist eine CPU und was macht sie? Computer-Akronyme sind verwirrend. Was ist eine CPU überhaupt? Und brauche ich einen Quad- oder Dual-Core-Prozessor? Wie steht 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.
• Jedes Systemschrank enthält 1.024 Knoten.
• Das gesamte System enthält 40 Schränke.

Um all diese Gehäuse zu verbinden, haben die Entwickler dieses imposanten Systems ihr eigenes Netzwerk von PCIe 3.0-Verbindungen entwickelt, die sie "Sunway Network" genannt haben.

Das Netzwerk verbindet die Switches, Hardware mit gemeinsamer Ressourcennutzung und alle Supernodes über 7-Zoll-Kabel, die Daten mit 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 (USA): 560.640 Kerne, 17.590 TFlops / s
6. Sequoia (USA): 1.572.864 Kerne, 17.173 TFlops / s
7. Trinity (USA): 979, 968 Kerne, 14.137 TFlops / s
8. Cori (USA): 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 fortschrittliche Labore und Regierungseinrichtungen auf der ganzen Welt beteiligt sind. Die Führer verdienen nicht nur den Respekt von Computerexperten weltweit, sondern das Rennen um die Spitze ist auch politisch aufgeladen. Und mit Supercomputerkosten von mehreren tausend Dollar pro Stunde verdienen diese Unternehmen wahrscheinlich auch viel Geld.

Wozu werden Supercomputer verwendet?

Warum braucht jemand ein Computersystem, das in der Lage ist, Billiarden Gleitkommaoperationen pro Sekunde zu verarbeiten?

Die Realität ist, dass in vielen verschiedenen Branchen Bedürfnisse vorhanden sind, die eine enorme Rechenleistung erfordern. Hier sind nur ein paar Supercomputer-Anwendungen in der Industrie, Regierungen und dem Militär.

Ein von der International Data Corporation im Jahr 2014 verfasster Bericht wurde in Dutzenden von realen Szenarien, in denen Supercomputer zum Einsatz kamen, eingesetzt. Wir haben die folgenden Beispiele aus dieser Studie gezogen.

Industrie

• General Electric, ein wichtiger Akteur in der Luft- und Raumfahrtindustrie, arbeitete mit Computer-Experten am Oak Ridge National Laboratory zusammen, um fortschrittliche Flugzeugtriebwerksimulationen zu entwickeln . Die Simulationen halfen GE, ein Motorphänomen zu identifizieren, das dem Unternehmen half, die Gesamtkraftstoffeffizienz zu verbessern.
• Wissenschaftler der Lawrence Livermore National Labs nutzten dort die Supercomputer, um eine neue Technik für die Datenerfassung unter der Oberfläche zu entwickeln. Dies ermöglichte es der Öl- und Gasindustrie der USA, Ölreserven im Golf von Mexiko leichter zu identifizieren und Amerikas Abhängigkeit von ausländischem Öl zu reduzieren.
• Boeing-Ingenieure verwendeten Supercomputer, um Flugzeugsimulationen zu erstellen, die zu besseren aerodynamischen Designs führten, so dass sie kraftstoffsparendere und sicherere Flugzeuge herstellen konnten.

Regierung

• Die Zentren für Krankheitskontrolle und die Cornell University arbeiteten zusammen, um ein sehr detailliertes Modell des Hepatitis-C-Virus zu erstellen. Mithilfe eines Supercomputers an der Cornell University konnten die Forscher neue Therapien entwickeln, die schließlich die medizinische Community unterstützten. 8 Medical Tech Durchbrüche, die Sie vielleicht benötigen 1 Tag 8 Medizintechnische Durchbrüche, die Sie eines Tages glauben müssen oder nicht, die Geschwindigkeit der technologischen Fortschritte nimmt immer mehr zu - und es gibt viele Durchbrüche im medizinischen Bereich. Sieh dir diese tollen neuen Dinge an! Lesen Sie mehr in Verringerung oder Heilung von Lebererkrankungen bei Patienten.
• Das US-Verteidigungsministerium nutzte einen Supercomputer, um neue Wettermodelle zu entwickeln, die Meteorologen helfen könnten, potentiell gefährliche Hurrikane und Wirbelstürme vorherzusagen. Die fortgeschritteneren Computermodelle dieser Stürme ermöglichten die Vorhersage der Gefahren bis zu fünf Tage vor dem Einschlag.

Militär

• Die US-Armee benutzt Supercomputer im Army Research Laboratory, um hochentwickelte Simulationen durchzuführen, die Forschern helfen, "destruktive Live-Experimente und Prototypen-Demonstrationen" durchzuführen. Diese wären sonst zu kostspielig, um mit echten Geräten zu arbeiten.
• Einer der ungewöhnlichsten Supercomputer des US-Militärs, der "Condor Cluster", wurde 2010 von der US Air Force entwickelt. Ingenieure verbanden dort 1.760 Sony PlayStation 3-Konsolen miteinander, um den Supercomputerkern zu schaffen. Es war in der Lage 500 TFlops zu verwenden und wurde für Aufgaben wie Mustererkennung, Verarbeitung von Satellitenbildern und die Durchführung von Forschungen zur künstlichen Intelligenz eingesetzt .

Wie Sie sehen können, gibt es in allen Branchen, Regierungsbehörden und im Militär zahlreiche Forderungen nach fortschrittlicher Rechenleistung.

Sind Quantum Computer weiter?

Jeder Fortschritt in der Supercomputergeschwindigkeit ist eine direkte Folge einer höheren Anzahl von Transistoren, die in Mikroprozessoren in einem kleineren und kleineren Maßstab gepackt werden. Während diese Mikroschaltkreise auf atomarer Ebene schrumpfen, sagen viele Futuristen voraus, dass die nächste Stufe in Supercomputern im Bereich der Quantencomputer liegen wird.

Was ist ein Quantencomputer?

Quantum Computing ist eine einzigartige Interpretation der Computertechnologie. Anstelle des traditionellen transistorbasierten Mikroprozessors hoffen die Wissenschaftler, den Zustand subatomarer Teilchen zu manipulieren.

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

Ein anderes Wort für diese Teilchen mit zwei Zuständen sind Quantenbits (oder "Qubits").

Der Geist des Quantencomputers ist die Tatsache, dass die vielen verfügbaren Zustände dieser Teilchen es diesen Computern erlauben, mehr als nur eine 1 oder 0 zu speichern.

Gibt es Quantum Supercomputer?

Der Grund, warum Sie noch nicht von einem überlegenen Quanten-Supercomputer gehört haben, der die Top500-Liste erstellt, ist, dass es noch keinen wirklich stabilen Quanten-Supercomputer gibt.

IBM bietet einen Online-Zugang zu einem 20-Qubit-System für Forscher an. Forscher verwenden typischerweise Quantencomputer für spezifische Berechnungen und Analysen, für die sie sich gut eignen, wie etwa chemische Simulationen.

Die Schöpfer von Quantencomputern verwenden Begriffe, die vor nicht allzu langer Zeit meist theoretischer Natur waren. Aber jetzt beschreiben die Wissenschaftler, die diese Systeme bauen, sehr reale Interaktionen zwischen "Qubits" als "Verschränkung". Sie beschreiben spezifische Zustände von Qubits als "Kohärenz". Es ist daher fast unmöglich, diese Systeme mit herkömmlichen Computern zu vergleichen.

Große Systeme, die mit den traditionellen Supercomputern von heute konkurrieren könnten, sind immer noch zu instabil. Zum Beispiel kündigte IBM im November 2017 an, einen 50-Qubit-Quantencomputer gebaut zu haben. Es konnte jedoch seinen Quanten- "Mikrozustand" nur für 90 Mikrosekunden halten.

Quantencomputer sind vielversprechend für die Zukunft, aber im Moment bieten sie kaum Konkurrenz für herkömmliche Supercomputer auf Siliziumbasis.

Was hältst du von der Zukunft?

Wohin geht die Zukunft der Supercomputer-Technologie? Denken Sie, dass Quantencomputer näher am Horizont sind, als die Menschen erkennen? Welches Land wird Ihrer Meinung nach 2018 und darüber hinaus die Liste anführen?