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:

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؟

اختراع ابر رایانه حاصل تلاش گروهی از دانشمندان است، اما نام سیمور کری (Seymour Cray) به‌عنوان پدر ابر رایانه شناخته می‌شود.
او در دهه‌ی ۱۹۵۰ با تأسیس شرکت Control Data Corporation (CDC) شروع به طراحی کامپیوترهای قدرتمند کرد و بعدها در سال ۱۹۷۲ شرکت Cray Research را بنیان نهاد.

اولین ابر رایانه‌ی واقعی، Cray-1، در سال ۱۹۷۶ ساخته شد و سرعتی معادل ۱۶۰ مگافلاپس داشت که در زمان خود فوق‌العاده بود. این سیستم در آزمایشگاه ملی لوس‌آلاموس برای پروژه‌های علمی مورد استفاده قرار گرفت.

در ادامه، Cray-2 با طراحی منحصر‌به‌فرد و خنک‌کننده‌ی مایع معرفی شد و مسیر پیشرفت ابر رایانه‌ها را برای همیشه تغییر داد.
پس از مرگ سیمور کری در سال ۱۹۹۶، شرکت‌های مختلفی مانند IBM، Fujitsu و Intel مسیر او را ادامه دادند.

تاریخچه‌ای کوتاه از ابر رایانه‌ها

• 1946: ساخت ENIAC، نخستین رایانه الکترونیکی چندمنظوره در دانشگاه پنسیلوانیا.

• 1953: عرضه IBM 701 به‌عنوان اولین ابر رایانه تجاری.

• 1964: معرفی CDC 6600 توسط سیمور کری، سریع‌ترین کامپیوتر زمان خود.

• 1976: تولد Cray-1، اولین ابر رایانه مدرن.

• 1997: ساخت ASCI Red، اولین ابر رایانه ترافلاپس جهان.

• 2008: معرفی Jaguar توسط Cray به‌عنوان اولین ابر رایانه پتافلاپس.

• 2018: ابر رایانه Summit با قدرت 200 پتافلاپس، سریع‌ترین در جهان شد.

• 2020: معرفی Frontier در آمریکا به‌عنوان نخستین ابر رایانه اگزافلاپس جهان.

ابر رایانه‌ها چگونه ساخته می‌شوند؟

ابر رایانه‌ها از هزاران پردازنده‌ی مرکزی (CPU) و گرافیکی (GPU) تشکیل شده‌اند که با یکدیگر به صورت موازی کار می‌کنند. این ساختار باعث می‌شود میلیون‌ها محاسبه به طور هم‌زمان انجام شود.

ساختار کلی یک ابر رایانه شامل بخش‌های زیر است:

• پردازنده‌ها (CPUs و GPUs) برای پردازش داده‌ها

• حافظه (RAM) با ظرفیت بالا برای نگهداری موقت اطلاعات

• سیستم خنک‌کننده‌ی پیشرفته برای جلوگیری از داغ شدن

• شبکه‌های ارتباطی پرسرعت برای تبادل داده میان گره‌ها

به دلیل ابعاد بزرگ و مصرف انرژی بالا، معمولاً ابر رایانه‌ها در مراکز تحقیقاتی و با بودجه‌های کلان نصب می‌شوند.

آینده‌ی ابر رایانه‌ها

هدف نهایی مهندسان فناوری، ساخت ابر رایانه‌هایی با قدرتی فراتر از Exaflop است.
در آینده، انتظار می‌رود این دستگاه‌ها بتوانند در زمان واقعی (Real-time) پدیده‌های پیچیده‌ی طبیعی مانند تغییرات اقلیمی یا ساختار مغز انسان را شبیه‌سازی کنند.

همچنین، با رشد هوش مصنوعی، نیاز به ابر رایانه‌ها بیش از گذشته احساس می‌شود، چرا که آموزش مدل‌های عظیم یادگیری عمیق تنها با چنین سخت‌افزارهایی ممکن است.

جمع‌بندی و خدمات تخصصی مرتبط با ابر رایانه‌ها

ابر رایانه‌ها نماد پیشرفت فناوری و قدرت محاسباتی بشر هستند. از نخستین مدل‌های ساده در دهه ۱۹۴۰ تا ماشین‌های هوشمند امروزی، مسیر طولانی و پرچالشی طی شده است.
این دستگاه‌ها در صنایع مختلف از پژوهش‌های علمی تا توسعه‌ی امنیت سایبری، نقش حیاتی ایفا می‌کنند.

اگر در زمینه‌ی فناوری، سخت‌افزار، سرور یا مراکز داده فعالیت دارید، آشنایی با ساختار و عملکرد ابر رایانه‌ها می‌تواند به بهینه‌سازی زیرساخت‌های شما کمک کند.
شرکت‌های پیشرو در زمینه‌ی فناوری، مانند ایسوس، Dell، IBM و HP، امروزه از مفاهیم ابر رایانه برای توسعه‌ی سرورهای قدرتمند خود بهره می‌برند.

برای دریافت مشاوره تخصصی در زمینه‌ی طراحی، پشتیبانی و بهینه‌سازی سیستم‌های پردازشی پیشرفته، می‌توانید با مراکز معتبر سخت‌افزار و فناوری اطلاعات تماس بگیرید.
در دنیای امروز، قدرت واقعی در داده، سرعت و محاسبه نهفته است و ابر رایانه‌ها کلید دستیابی به این قدرت هستند.

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 .