A szuper, és a nagy számítógépek

Közzétéve: 2011.03.25.

Érdekességek
25 éves a CD lemezA 3D filmA 3D TVA billentyűzet fejlődése, történeteA böngészők fejlődéseA DOS rövid történeteA GPS rendszerA GSM rendszer működéseA Holdraszállás informatikai háttereA Linux történeteA műholdak szerepe az infomatikábanA rádióA smiley születéseA szuper, és a nagy számítógépekA táblagépek történeteA TV-k új generációiA videózás történeteA világ első számítógépeiA vonalkód és az RFIDA Windows rövid történeteAz adattárolás fejlődéseAz adattovábbítás módszereiAz első digitális fényképezőgépAz első számítógépes játékAz érintőképernyő (Touch screen) működéseAz Internet történeteFilekezelők, CommanderekHogyan működik a monitor?Hogyan működik a nyomtató?Hogyan működik a projektor?Informatika a légiközlekedésbenInformatika a zenébenIntelligens épületekIP ma és holnapKorai számítógépes játékokKözösségi hálózatokKözösségi hálózatok IIMagyarország Internetes InfrastruktúrájaMerevlemez históriaMilyen nyelven ért a számítógép? - A programozási nyelvek történeteMobiltelefon generációkScanner-ek Varázsszavak: processzor, órajel…Zenei fájlformátumok
KI-KICSODA az informatikában
Legendás IT cégek
Protokoll mindenkinek
A szuper, és a nagy számítógépek

„Különlegesen nagy lebegőpontos teljesítménnyel rendelkező, tudományos, ipari, katonai célú számítógép, több tucat vagy több ezer processzort is tartalmazhat. Általában valamilyen Unix alapú rendszert futtatnak, hozzáférésük korlátozott.”

A szuper, és a nagy számítógépek

Készült: 2011. február
Minőségét megőrzi: 12 hónapig
Igen-igen, lehet, hogy furcsa, de azok a cikkek, amelyek valamilyen csúcstechnikáról szólnak, maximum 1 évig tekinthetők frissnek.

  2880 processzormag, 16 terabájt RAM, a teljes Wikipedia, a New York Times Archívuma, a Biblia, két tucat programozó és rengeteg speciális algoritmus kellett ahhoz, hogy összeálljon Watson, az a szuperszámítógép, amely a napokban küzdött meg a Jeopardy amerikai televíziós vetélkedő két humán származású sztárjával. A gép nyert. Mielőtt valaki azt mondaná, hogy könnyű neki, ennyi adattal a memóriájában, el kell mondanom, hogy a gép messze nem olyan jó néhány dologban, mint az ember. Például nagyon nehéz neki egy szójátékot elemezni, megérteni, vagy kitalálni. A verseny egyébként sokáig döntetlenre állt.

  Nem Watson a legnagyobb szuperszámítógép napjainkban. Ő inkább egy célgép, erre a játékra kifejlesztve, de nagyon jó reklám a szuperszámítógépek számára.
A címben külön említettem a nagygépeket is. A kezdeti időkben a nagygép, és a szupergép ugyanazt jelentette, de a 21. században élesen különvált a két fogalom jelentése.

Szokás szerint kezdjük a szupergépek történetével

  Néhány gyártó készített csak nagygépeket az 1950-től 1970-ig tartó időszakban. Azokban a dicsőséges időkben az „IBM és a hét törpe”: Burroughs, Control Data Corporation, General Electric, Honeywell, NCR, RCA, és a UNIVAC volt a piacon. Az 1950-es évekig az IBM főleg katonai célalkalmazásokhoz készített speciális célgépeket. Az első általános célú nagygépet végül is nem az IBM készítette el, de gyorsan váltott, és a célgépekről áttért az általános célú nagygépek gyártására. Ekkor, a 70-es években született a „nagygép” „mainframe” elnevezés, megkülönböztetésül a terjedő mikroszámítógépektől. Az IBM meghatározó piaci szerepe a 700/7000 sorozatok sikerének köszönhetően megerősödött, később a 360-as sorozattal pedig gyakorlatilag egyeduralkodó lett a piacon. A 360-as sorozat volt egyébként az akkori KGST országok közös számítógép-rendszerének (az orosz „Rjad” rövidítéséből R sorozat) „célgépe”. A későbbi architektúrák folyamatos továbbfejlesztésével alakult ki a jelenlegi zSeries/z9 nagygépes architektúra.

A piac szűkülése, a verseny keményedése a '80-as években átrendezte a résztvevőket. Az RCA-t megvette a UNIVAC; a GE kiszállt; a Honeywell-t kivásárolta a Bull; a UNIVAC később egyesült a Burroughsszal Unisys Corporation néven 1986-ban (ezt hívták akkoriban a „dinoszauruszok nászának”).

  A ’90-es évek két nagy változást hozott:
- a PC-k terjedése miatt már temették a nagygépeket,
- elkezdtek szuperszámítógépeket fejleszteni főleg katonai, és kutatóintézeti felhasználásra, ekkor tehát egyértelműen különvált a szuperszámítógép és a nagygép fogalma.

  A PC-k olcsóbbak voltak, és majdnem mindent tudtak, amit a nagy gépek, de néhány katasztrofális leállás megmutatta a lényeges különbséget: A nagygépek biztonságosak, a PC-k nem.

  A ’90-es évek vége, és a 21. század eleje újra fellendülést hozott a nagygépek és a szuperszámítógépek piacán. A szupergépek nem a biztonságra, hanem a gyorsaságra, a minél több művelet másodpercenkénti elvégzésére helyezték a hangsúlyt, míg a nagygépek a minél hosszabb leállás nélküli időre, valamint a skálázhatóságra összpontosították a fejlesztéseket.

A minél nagyobb számítási kapacitás elérése érdekében sokszor szupergépek helyett grideket alkalmaztak. Ezek kisebb gépek összekapcsolásával jöttek létre, és erőforrásaik egyesítésével képeztek egy szuperszámítógépet. A fejlődés szédítő. Az 1969-es Holdra-szállás összes kapacitása helyettesíthető lett volna egyetlen 386-os géppel, és hol van már a 386-os?

Az egy lapkára integrált tranzisztorok száma már a milliárdot is elérte. Egy-egy processzor már több magot, és mindegyikhez külön gyorsító tárat tartalmaz.

2001-ben Magyarországon szupergépnek neveztek egy 220 magos, 400 GB memóriával szerelt gépet, 600 GFlop/s teljesítménnyel (600 milliárd lebegőpontos művelet másodpercenként.). 2005-ben a leggyorsabb gép 100 TeraFlop/s-os volt.

Leibnizben jövőre adják át a SuperMUC nevű szuperszámítógépet, 3 PetaFlop/s sebességgel, 320 Terabájt memóriával, és 12 Petabájt tároló kapacitással. A 14000 processzor 110000 magot tartalmaz majd.

Az 1Flop/s 1 lebegőpontos művelet másodpercenként. A Giga egymilliárdot (109), a Tera egy billiárdot (1012), a Peta ezer billiárdot (1015), az Exa millió billiárdot (1018) jelent.

  Mit tud ma egy nagygép?

A legfontosabb, hogy évekig képes leállás nélkül üzemelni. A műveleteket több processzor egyszerre végzi el, és az eredményeket összehasonlítja. Ha eltérést tapasztal, megkeresi a hibás alkatrészt, azt leállítja, és gondoskodik a cseréjéről, ami természetesen a gép leállítása nélkül elvégezhető. A felhasználó észre sem veszi.

Az erőforrásokat rugalmasan osztja ki a feladatok között, ezt hívják skálázhatóságnak. Így akár száz szervert is képes helyettesíteni, sokkal kisebb adminisztrációs, és egyéb költségekkel. A nagygépek fontos tulajdonsága a visszafelé való kompatibilitás. Van olyan gép, amin még ’60-as évekbeli szoftverek futnak.

  Mit tud ma egy szupergép?

A leibnizit már írtam fent. Az IBM Németországban hoz létre egy másik gépet, 1 ExaFlop/s gyorsasággal. Kínában tavaly október óta üzemel a Tianhe-1A (balra) nevű szuperszámítógép, amely ma a leggyorsabb a világon: 5 PetaFlop/s–ot tud. (Ez óriási presztízsveszteség az USA-nak, mert eddig mindig náluk volt a leggyorsabb gép a Földön.) Kína ma a világ legnagyobb High-Tech exportőre, és jelenleg éppen arra törekszik, hogy teljesen függetlenítse magát a nyugati chip-szállítóktól is.

  A fentiek mutatják, hogy a nagygépek, és a szupergépek más-más igényt elégítenek ki. A nagygépek ott működnek, ahol fontos az üzembiztonság, a skálázhatóság, és nagy adatmennyiségek, de általában egyszerű műveletek kezelése a cél. Üzleti élet, villamos ellátó rendszerek, stb. A szupergépeknél előfordulhat leállás, de ez nem katasztrofális, legfeljebb meg kell ismételni a feladat végrehajtását, viszont a feladatok nagyon számítás igényesek. Ilyenek pl. az ipari modellszámítások, időjárás modellezés, genetikai, és más kutatóintézeti problémák, és a katonai tervezések. A nagygépekkel ellentétben itt nem fontos a visszafele kompatibilitás, mivel a feladatok gyorsan változnak, így a szoftverek is mindig megújulnak.

Akit jobban érdekel a téma, annak figyelmébe ajánlom a processzorokról ugyanitt található cikket, amelyben a jövőt a processzorgyártók próbálták megjósolni. Azt hiszem, messze van még a fejlődés vége.

Vissza a listára