СУ́ПЕРЭВМ

СуперЭВМ «Sequoia».

СУ́ПЕРЭВМ (су­пер­ком­пь­ю­тер), наи­бо­лее мощ­ные из су­ще­ст­вую­щих ком­пь­ю­те­ров. Пред­став­ля­ет со­бой мно­го­про­цес­сор­ную сис­те­му, со­стоя­щую из де­сят­ков ты­сяч вы­чис­лит. уз­лов. Эти уз­лы мо­гут со­дер­жать оди­на­ко­вые мик­ро­про­цес­со­ры, но час­то су­пер­ком­пь­ю­тер яв­ля­ет­ся гиб­рид­ным, т. е. объ­е­ди­ня­ет в уз­лах центр. про­цес­со­ра (ЦП) тра­диц. ар­хи­тек­ту­ры, гра­фи­че­ские или др. ус­ко­ри­те­ли (спе­циа­ли­зир. гра­фич. со­про­цес­со­ры, уве­ли­чи­ваю­щие эф­фек­тив­ность ви­део­си­сте­мы; их при­ме­не­ние ос­во­бож­да­ет ЦП от боль­шо­го объё­ма опе­ра­ций с ви­део­дан­ны­ми). Вы­чис­лит. уз­лы свя­за­ны ме­ж­ду со­бой сверх­ско­ро­ст­ны­ми со­еди­не­ния­ми, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся се­тью меж­со­еди­не­ний (обес­пе­чи­ва­ют пе­ре­сыл­ку со­об­ще­ний и об­мен дан­ны­ми в С.), ха­рак­те­ри­зу­ют­ся то­по­ло­ги­ей и про­пу­ск­ной спо­соб­но­стью (объ­ё­мом дан­ных, ко­то­рые сеть спо­соб­на пе­ре­да­вать ме­ж­ду уз­ла­ми за од­ну се­кун­ду). С. ис­поль­зу­ют для ре­ше­ния слож­ных за­дач мо­де­ли­ро­ва­ния (кли­ма­та пла­не­ты, ядер­но­го взры­ва, ра­бо­ты моз­га и т. п.), в на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях, сис­те­мах ав­то­ма­тич. про­ек­ти­ро­ва­ния и др. Раз­ви­тие С. по­тре­бо­ва­ло раз­ра­бот­ки тео­рии и соз­да­ния средств па­рал­лель­но­го про­грам­ми­ро­ва­ния, а так­же со­вер­шен­ст­во­ва­ния опе­ра­ци­он­ных сис­тем. Про­из­во­ди­тель­ность С. дос­тиг­ла 50 Пфлопс и бо­лее [1 флопс – ко­ли­че­ст­во вы­пол­няе­мых опе­ра­ций (оп) с пла­ваю­щей точ­кой (за­пя­той) за 1 с; те­ра­флопс (Тфлопс)= 10¹²= 1 трил­ли­он оп/с, или 1000 мил­ли­ар­дов оп/с; пе­таф­лопс (Пфлопс)=10¹⁵=1 квад­рил­ли­он оп/с, или 1000 трил­лио­нов оп/с]. Вы­де­ля­ют так­же пер­со­наль­ные, или ком­пакт­ные, С. про­из­во­ди­тель­но­стью от 1 до 10 Тфлопс.

Соз­да­ние С. яв­ля­ет­ся по­ка­за­те­лем тех­но­ло­гич. уров­ня раз­ви­тия стра­ны, по­это­му в ми­ре идёт со­рев­но­ва­ние ме­ж­ду стра­на­ми за ли­дер­ст­во в соз­да­нии са­мо­го мощ­но­го су­пер­ком­пь­ю­те­ра. Ми­ро­вой рей­тинг С. на­зы­ва­ет­ся Топ-500 и со­став­ля­ет­ся на ос­но­ве ре­зуль­та­тов эта­лон­но­го тес­та Linpack. По­сколь­ку этот рей­тинг да­ёт не­дос­та­точ­но объ­ек­тив­ную кар­ти­ну про­из­во­ди­тель­но­сти С., су­ще­ст­ву­ют и дру­гие, ме­нее из­вест­ные, рей­тин­ги, напр. Graph 500 (ран­жи­ру­ет С. по эф­фек­тив­но­сти об­ра­бот­ки гра­фов). Рей­тинг С., ус­та­нов­лен­ных в Рос­сии и СНГ, – Топ-50.

Пер­вая уни­вер­саль­ная С. – ENIAC (1946, США) при мас­се 27 т и энер­го­по­треб­ле­нии 170 кВт обес­пе­чи­ва­ла про­из­во­ди­тель­ность в 300 флопс, т. е. 300 оп/с. Совр. С., напр. «Se­quoia» (США, на 2015 вхо­дит в пя­тёр­ку Топ-500, рис.), об­ла­да­ет про­из­во­ди­тель­но­стью 17,173 Пфлопс, со­сто­ит из 96 сто­ек и 98304 вы­чис­лит. уз­лов (1024 уз­ла на стой­ку). Ка­ж­дый узел вклю­ча­ет 16-ядер­ный про­цес­сор и 16 Гбайт опе­ра­тив­ной па­мя­ти. В це­лом ис­поль­зу­ет­ся 1572864 про­цес­сор­ных яд­ра и 1,6 Пбайт па­мя­ти. Уз­лы со­еди­ня­ют­ся ме­ж­ду со­бой в со­от­вет­ст­вии с то­по­ло­ги­ей «пя­ти­мер­ный тор». За­ни­мае­мая пл. 280 м², об­щее энер­го­по­треб­ле­ние 7,9 МВт. На «Sequoia» впер­вые в ми­ре бы­ли про­ве­де­ны на­уч. вы­чис­ле­ния, для ко­то­рых тре­бо­ва­лась вы­чис­лит. мощ­ность бо­лее 10 Пфлопс (про­ект Cardioid для мо­де­ли­ро­ва­ния элек­тро­фи­зио­ло­гии серд­ца че­ло­ве­ка). Са­мой мощ­ной С. (по вер­сии Top-500 на 2015) яв­ля­ет­ся «Тянь­хэ-2» («Млеч­ный Путь-2», Ки­тай); про­из­во­ди­тель­ность 33,86 Пфлопс (тео­ре­тич. мак­си­мум 54,9 Пфлопс), со­сто­ит из 16 тыс. уз­лов с об­щим ко­ли­че­ст­вом ядер в 3,12 млн.; опе­ра­тив­ная па­мять 1,4 Пбайт, объ­ём па­мя­ти 12,4 Пбайт. За­ни­мае­мая пл. 721 м², об­щее энер­го­по­треб­ле­ние 17,6 МВт.