دسته بندی: مقالات

از ابر رایانه ها چه میدانید ؟

اگر به طور معمول از لپ تاپ استفاده می کنید (و آن را به جای میز کار روی پای خود می گذارید) ، متوجه گرم شدن آن شده اید. این به این دلیل است که تقریباً تمام انرژی الکتریکی که از طریق کابل تغذیه می شود در نهایت به انرژی گرمایی تبدیل می شود. و به همین دلیل است که اکثر رایانه ها به نوعی از سیستم خنک کننده نیاز دارند ، از یک فن ساده که داخل کیس (در رایانه شخصی خانگی) پیچیده است تا واحدهای تهویه مطبوع غول پیکر (در پردازنده های بزرگ بزرگ).

داغ شدن بیش از حد (یا خنک کردن ، در صورت تمایل) یک مسئله مهم برای ابررایانه ها است. ابر رایانه های اولیه Cray دارای سیستم های خنک کننده پیچیده ای بودند-و Cray-2 معروف حتی دارای برج خنک کننده جداگانه خود بود که نوعی “خون” خنک کننده (Fluorinert ™) را در اطراف بدنه ها پمپ می کرد تا از گرم شدن بیش از حد آنها جلوگیری شود.

ابر رایانه های مدرن معمولاً یا با هوا خنک می شوند (با فن) و یا مایع خنک (با یک مایع خنک کننده که به شیوه ای مشابه تبرید در گردش است ). در هر صورت ، سیستم های خنک کننده به مصرف انرژی بسیار بالا و قبوض برق بسیار گرانقیمت تبدیل می شود. آنها همچنین از نظر زیست محیطی بسیار بد هستند . برخی از ابر رایانه ها عمداً کمی عملکرد خود را مبادله می کنند تا مصرف انرژی و نیازهای خنک کننده خود را کاهش داده و تأثیرات زیست محیطی کمتری را به دست آورند.

در این مقاله به بررسی قدرت ابر رایانه ها ، ساخت ابر رایانه ها و معرفی کامل آن ها می پردازیم.

ابر رایانه ها با چه نرم افزاری کار می کنند

شاید شگفت زده شوید که دریابید اکثر ابر رایانه ها سیستم عامل های معمولی دارند مانند کامپیوترهای شخصی شما ، اگرچه به خاطر بسپاریم که بسیاری از ابر رایانه های مدرن در واقع مجموعه ای از رایانه های خارج از قفسه یا ایستگاه های کاری هستند.

رایج ترین سیستم عامل فوق رایانه سابق یونیکس بود ، اما اکنون لینوکس جایگزین آن شده است (یک سیستم عامل منبع باز و شبیه یونیکس که در ابتدا توسط لینوس توروالدز و هزاران داوطلب توسعه یافته بود).

از آنجا که ابر رایانه ها عموماً روی مشکلات علمی کار می کنند ، برنامه های کاربردی آنها گاهی به زبانهای برنامه نویسی علمی سنتی مانند Fortran و همچنین زبانهای رایج و مدرن تر مانند C و ++ C نوشته می شود .

ابر رایانه ها در واقع چه کار می کنند

عکس: ابر رایانه ها می توانند به ما کمک کنند تا پیچیده ترین مشکلات علمی ، از جمله مدل سازی آب و هوای زمین را برطرف کنیم. تصویر از ناسا در Commons گرفته شده است .

همانطور که در ابتدای این مقاله دیدیم ، یکی از ویژگی های ضروری رایانه این است که این دستگاه یک دستگاه همه کاره است که می توانید از آن به انواع مختلف استفاده کنید: می توانید ایمیل ها را در رایانه ارسال کنید ، بازی کنید ، عکس ها را ویرایش کنید یا هرگونه موارد دیگر را فقط با اجرای یک برنامه متفاوت انجام دهید.

اگر از تلفن همراه درجه یک مانند تلفن Android یا iPhone یا iPod Touch استفاده می کنید ، یک کامپیوتر جیبی کوچک قدرتمند دارید که می تواند برنامه ها را با بارگذاری “برنامه ها” (برنامه ها) مختلف اجرا کند. برنامه های رایانه ای با نام دیگری ابررایانه ها کمی متفاوت هستند.

به طور معمول ، ابر رایانه ها برای مشکلات علمی پیچیده و از نظر ریاضی شدید ، از جمله شبیه سازی آزمایش موشک های هسته ای ، پیش بینی آب و هوا ، شبیه سازی آب و هوا و آزمایش قدرت رمزگذاری (کدهای امنیتی رایانه) استفاده شده اند. از نظر تئوری ، یک ابر رایانه همه منظوره می تواند تقریباً برای هر چیزی استفاده شود.

در حالی که برخی از ابر رایانه ها ماشین های همه کاره ای هستند که می توانند برای طیف گسترده ای از مشکلات مختلف علمی مورد استفاده قرار گیرند ، برخی از آنها برای انجام کارهای بسیار خاص مهندسی شده اند. دو مورد از رایانه های معروف رایانه های اخیر به این روش طراحی شده اند.

دستگاه Deep Blue IBM از 1997 به طور خاص برای بازی شطرنج (در برابر استاد بزرگ روسی گری کاسپاروف) ساخته شد ، در حالی که بعداً واتسون بودماشین (به نام بنیانگذار IBM ، توماس واتسون و پسرش) طراحی شده است تا بازی Jeopardy را انجام دهد.

ماشینهای خاص مانند این را می توان برای مشکلات خاص بهینه کرد. به عنوان مثال ، Deep Blue برای جستجوی پایگاه های اطلاعاتی عظیم حرکات شطرنج و ارزیابی حرکت بهتر در شرایط خاص طراحی شده بود ، در حالی که واتسون برای تجزیه و تحلیل سوالات پیچیده دانش عمومی با عبارت ( طبیعی ) انسان بهینه شده بود .

ابر رایانه ها چقدر قدرتمند هستند

مشخصات رایانه های معمولی را بررسی کنید و متوجه خواهید شد که عملکرد آنها معمولاً در MIPS (میلیون دستورالعمل در ثانیه) ذکر شده است ، که تعداد فرمانهای اساسی برنامه نویسی (خواندن ، نوشتن ، ذخیره ، و غیره) پردازنده می تواند مدیریت کند. مقایسه دو رایانه شخصی با مقایسه تعداد MIPS که می توانند انجام دهند (یا حتی سرعت پردازنده آنها ، که معمولاً در گیگاهرتز یا گیگاهرتز رتبه بندی می شود .)

امتیاز ابر رایانه ها متفاوت است. از آنجا که آنها در محاسبات علمی به کار گرفته می شوند ، با توجه به تعداد عملیات شناور در ثانیه (FLOPS) که می توانند انجام دهند ، اندازه گیری می شود ، که بر اساس آنچه در واقع تلاش می کنند اندازه گیری معنی دار تری است (برخلاف MIPS ، که اندازه گیری نحوه تلاش آنها برای انجام این کار است). از آنجا که ابر رایانه ها برای اولین بار توسعه یافتند ، عملکرد آنها در تعداد بیشتری از FLOPS اندازه گیری شد ، همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است:

واحد	FLOPS	مثال	دهه
صد FLOPS	100 = 10 ²	اینیاک	~ دهه 1940
KFLOPS (کیلوفلاپس)	1 000 = 10 ³	IBM 704	~ 1950s
MFLOPS (مگا فلاپس)	10 000 000 = 10 ⁶	CDC 6600	~ دهه 1960
GFLOPS (گیگافلاپس)	1 000 000 000 = 10 ⁹	Cray-2	s 1980s
TFLOPS (ترافلاپس)	1 000 000 000 000 = 10 ¹²	ASCI قرمز	s دهه 1990
PFLOPS (پتافلاپس)	1 000 000 000 000 000 000 = 10 ¹⁵	اجلاس – همایش	s دهه 2010
EFLOPS (exaflops)	1 000 000 000 000 000 000 000 = 10 ¹⁸	؟؟؟؟؟	s دهه 2020

نمونه ماشینهای ذکر شده در جدول در زمان بندی ، در زیر با جزئیات بیشتری شرح داده شده است.

چه کسی ابر رایانه را اختراع کرد

بررسی تاریخ رایانه و شما چیزی بلافاصله متوجه: فردی واحد می تواند ادعای اختراع این دستگاه شگفت انگیز نهفته است. مسلماً این امر در مورد ابررایانه ها که به طور گسترده ای مدیون بدهی عظیمی به كار مجردی به نام سیمور كرای ( سیمور كری) (1925–1996) است ، صادق است. در اینجا یک تور سوت فوق رایانه ، BC و AC – قبل و بعد از Cray!

1946: جان ماچلی و جی پرسپر اکرتENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) را در دانشگاه پنسیلوانیا ساختند. اولین رایانه الکترونیکی چند منظوره ، طول آن حدود 25 متر (80 فوت) و وزن آن 30 تن است و از آنجا که در مشکلات نظامی-علمی به کار گرفته شده است ، می توان گفت اولین ابر رایانه علمی است.

1953: IBM اولین رایانه اصلی خود ،IBM 701 (که به ماشین حساب دفاعی نیز معروف است) را توسعه داد و حدود 20 دستگاه را به انواع آژانس های دولتی و نظامی فروخت. بدون شک 701 اولین ابر رایانه خارج از بازار است. مهندس IBM Gene Amdahl بعداً با طراحی مجدد دستگاه ، IBM 704 را ساخت ، دستگاهی که قادر به 5 KFLOPS (5000 FLOPS) است.

1956: IBM ابر رایانهStretch را برای آزمایشگاه ملی لوس آلاموس توسعه داد. این کامپیوتر سریعترین کامپیوتر جهان تا سال 1964 باقی مانده است.

1957: سیمور کریشرکت Data Data Corporation (CDC) را تاسیس کرد و کامپیوترهای سریع ، ترانزیستوری و با کارایی بالا ، از جمله CDC 1604 (اعلام شده در 1958) و 6600 (منتشر شده در 1964) را تاسیس کرد ، که سلطه IBM در محاسبات اصلی را به طور جدی به چالش می کشد.

1972: کری داده های کنترل را ترک می کند و Cray Research را برای توسعه رایانه های سطح بالا-اولین ابر رایانه واقعی-تأسیس می کند. یکی از ایده های کلیدی او این است که طول اتصالات بین اجزای داخل ماشین های خود را کاهش دهد تا به سرعت بیشتر آنها کمک کند. این تا حدودی به همین دلیل است که رایانه های اولیه Cray به شکل C هستند ، اگرچه طراحی دایره ای غیر معمول (و کابینت های آبی روشن یا قرمز) همچنین به تشخیص آنها از رقبا کمک می کند.

1976: اولینابر رایانه Cray-1 در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس نصب شد. سرعت 160 MFLOPS را مدیریت می کند.

1979: Cray یک مدل سریعتر ، هشت پردازنده ، 1.9 GFLOP Cray-2 را توسعه داد. جایی که اتصالات سیم در Cray-1 حداکثر 120 سانتی متر (~ 4 فوت) طول داشت ، در Cray-2 فقط 41 سانتی متر (16 اینچ) است.

1983: Thinking Machines Corporationاز دستگاه اتصال موازی با 64000 پردازنده موازی رونمایی کرد .

1989: سیمور کرای یک شرکت جدید با نام Cray Computer راه اندازی کرد ، جایی که اوCray-3 و Cray-4 را توسعه داد .

دهه 1990: کاهش هزینه های دفاعی و افزایشایستگاه های کاری قدرتمند RISC ، که توسط شرکت هایی مانند Silicon Graphics ساخته شده است ، تهدیدی جدی برای توان مالی سازندگان ابر رایانه است .

1993: تونل باد عددی فوجیتسوبا استفاده از 166 پردازنده برداری سریعترین کامپیوتر جهان شد .

1994: Thinking Machines پرونده هایی برای حفاظت از ورشکستگی ارائه می دهد.

1995: Cray Computer با مشکلات مالی روبرو می شود و پرونده ای برای حمایت از ورشکستگی ارائه می دهد. به طرز غم انگیزی ، سیمور کری در 5 اکتبر 1996 ، پس از جراحات وارده در یک تصادف رانندگی می میرد.

1996: Cray Research (شرکت اصلی Cray) توسط Silicon Graphics خریداری شد.

1997: ابر رایانهASCI Red ، ساخته شده از پردازنده های پنتیوم توسط آزمایشگاه های اینتل و ساندیا ، به اولین ابر رایانه teraflop (TFLOP) در جهان تبدیل شد.

1997: ابررایانه IBM Deep Blue برگری کاسپاروف در شطرنج غلبه کرد.

2008: ابر رایانهجگوار ساخته شده توسط Cray Research و آزمایشگاه ملی اوک ریج به اولین ابر رایانه علمی پتافلاپ جهان (PFLOP) تبدیل شد. به طور خلاصه سریع ترین کامپیوتر جهان ، به زودی توسط ماشین های ژاپن و چین جایگزین آن می شود.

2011–2013: جگوار به طور گسترده (و گران) ارتقاء یافته ، بهTitan تغییر نام داده و به طور خلاصه سریع ترین ابررایانه جهان می شود و قبل از اینکه جایگاه برتر را به دستگاه چینی Tianhe-2 از دست بدهد ، سریعاً تبدیل می شود .

2014: مون بلان، کنسرسیوم اروپایی ، برنامه های خود را برای ساخت یک ابررایانه exaflop (10 ¹⁸ FLOP) از پردازنده های هوشمند و تبلت با مصرف انرژی بالا اعلام کرد .

2017: دانشمندان چینی اعلامکردند که به زودی نمونه اولیه یک ابر رایانه exaflop را که انتظار می رود بر اساس Tianhe-2 ساخته شود ، رونمایی خواهند کرد.

2018: در ژوئن 2018 ،ابر رایانه جدید اوک ریج Summit 200 petaflop مجددا رتبه اول را در رتبه بندی TOP500 500 سریعترین ابررایانه جهان برای ایالات متحده به دست آورد.

2020: اگرچه ایالات متحده چهار تا از 10 موقعیت برتر TOP500 را در اختیار دارد ، اما چین به طور کلی بر این لیست تسلط دارد: در ژوئن 2020 ، ایالات متحده با 226 دستگاه به 114 رسید. در سال 2017 با 202 تا 143 پیشتاز بود و یک سال قبل ، هر دو کشور هریک دارای 171 دستگاه بودند.

2020: ژاپنFugaku ابر رایانه برتر جهان می شود، با یک عملکرد تاول از 415.5 پتافلاپ (تقریبا سه برابر بهتر از اجلاس، دارنده رکورد قبلی). Fugaku در مرکز علوم محاسباتی RIKEN (R-CCS) در کوبه ژاپن نصب شده است.

شرکت ایسوس توتال نمایندگی رسمی برند ایسوس ارائه دهنده خدمات تعمیر فن لپ تاپ ایسوس ،تعمیر باتری لپ تاپ ایسوس ، تعویض ال سی دی لپ تاپ ایسوس می باشد . برای اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما تماس بگیرید .