Суперкомпьютеры и их применение

Содержание
Введение ………………………………………………………………….……… 3
1. Первый суперкомпьютер …………………………...…………..………….…… 4
2. Архитектуры супервычислителей …………………………..…………………. 5
3. Сферы применения супер компьютеров ……………..…………...…………… 8
4. Рейтинг производительности ……………..…………...……………....……… 11
5. Суперкомпьютеры в нашей стране …………...……………………….……… 15
Заключение …………..…………………………………….…………………… 17
Список использованной литературы …………..…………………………...… 18

2. Блиновская, Я.Ю. Введение в информатику: Учебное пособие / Я.Ю. Блиновская, Д.С. Задоя. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2017. - 112 c.
3. Васильков, А.В. Информатика: Учебное пособие / А.В. Васильков, А.А. Васильков, И.А. Васильков. - М.: Форум, 2017. - 528 c.
4. Велихов, А. С. Основы информатики и компьютерной техники: учебное пособие / А. С. Велихов. – Москва: СОЛОН-Пресс, 2018. – 539 с.
5. Гвоздева, В. А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы: учебник / В. А. Гвоздева. – Москва: Форум: Инфра-М, 2016. – 541 с.
6. Гришин, А.В. Промышленные информационные системы и сети: практическое руководство / А.В. Гришин. - М.: Радио и связь, 2017. - 176 c.
7. Мезенцев, К.Н. Автоматизированные информационные системы: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / К.Н. Мезенцев. - М.: ИЦ Академия, 2017. - 176 c.
8. Олейник, П.П. Корпоративные информационные системы: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / П.П.
...

1. Первый суперкомпьютер
Одним из первых суперкомпьютеров считается Cray-1, созданный в 1976 году. С помощью поддержки векторных операций эта супер-ЭВМ с тактом 12,5 нс (80 МГц) достигала по тем временам невероятной производительности в 133 Мфлопс.
В архитектуре Cray-1 были использованы интегральные микросхемы, которые давали такую плотность упаковки логических элементов при высокой надежности, которую невозможно было достичь с помощью транзисторов. Компьютер быстро выполнял и скалярные и векторные вычисления. Обеспечение максимальной производительности достигалось за счет специальных процессорных устройств (сопроцессоры, скалярные и векторные процессоры, независимые процессоры ввода-вывода и пр.); сверхбыстрой памяти, векторных регистров команд, специализированного периферийного оборудования. Центральный процессор Cray-1 состоял из 500 печатных плат, на каждой из которых с обеих сторон располагалось по 144 микросхемы, которые охлаждались фреоном.
...

2. Архитектуры супервычислителей
Основной принцип параллельной обработки данных означает одновременное выполнение нескольких операций. При этом традиционно принято различать два способа обработки: параллельную и конвейерную (постадийную).
Параллельные векторные системы (PVP). Основным признаком PVP-систем является наличие специальных векторно-конвейерных процессоров, в которых предусмотрены команды однотипной обработки векторов данных, эффективно выполняющиеся на конвейерных функциональных устройствах. Как правило, несколько таких процессоров работают одновременно над общей памятью в рамках многопроцессорных конфигураций. Либо несколько таких узлов могут быть объединены с помощью коммутатора. Классическим примером компьютеров с такой архитектуры являются большинство машин Cray.
Симметричные мультипроцессорные системы (SMP) с общей памятью. Система состоит из нескольких однородных процессоров и массива общей памяти (обычно из нескольких независимых блоков).
...

4. Рейтинг производительности
Рейтинг Top500 производительности суперкомпьютеров составляется дважды в год по результатам выполнения теста Linpack – решению методом Гаусса системы линейных уравнений с плотно заполненной матрицей коэффициентов. Производительность определяется как количество «полезных» вычислительных операций над числами с плавающей точкой в расчете на 1 секунду. Число выполненных операций с плавающей точкой оценивается по формуле 2n3/3 + 2n2(n – размер матрицы, обычно n=1000). Постепенно данные, собранные для рейтинга, обеспечили возможность выявления технологических и архитектурных тенденций в области высокопроизводительных вычислений. (Ниже, говоря о производительности суперкомпьютеров, мы будем иметь в виду параметр полученной на тестах максимальной производительности Rmax, в отличие от теоретической пиковой производительности Rpeak.) Первая восьмерка лучших выглядит в данный момент следующим образом:
1. Summit (США). В июне 2018 г.
...

5. Суперкомпьютеры в нашей стране
Ломоносов-2, входящий в первую сотню рейтинга с производительностью 2,48 петафлопс, построен компанией «Т-Платформы» для МГУ им. М.В.Ломоносова и установлен в НИВЦ МГУ. Система состоит из 1280 узлов на  базе процессоров Intel Skylake и ускорителей Nvidia Pascal P100. Общее количество ядер более 64 тысяч. Управляющие, вычислительные и коммутационные модули A-Class охлаждаются горячей водой с температурой до +45°C. На суперкомпьютерах Московского государственного университета работают около 2500 пользователей из 20 подразделений МГУ, более 100 институтов РАН, более 100 университетов России, решая задачи по магнитной гидродинамике, гидро- и аэродинамике, квантовой химии, сейсмике, моделировании лекарств, геологии и науке о материалах, криптографии.
Группа компаний «РСК» установила МВС-10П МП на основе массивно- параллельной архитектуры RSC PetaStrem в Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН.
...

Заключение
Тенденции дня сегодняшнего свидетельствуют о том, что в ближайшем будущем нас ожидает этап концентрации информационных ресурсов в больших вычислительных центрах или центрах обработки данных нового поколения. (Подробнее – см. статью в журнале ЦЭ «Центры обработки данных новогопоколения – взгляд на горизонт»).
Поэтому, не менее актуальным является проблема быстрой интеллектуальной обработки больших массивов данных, с которой помогут справиться именно суперкомпьютеры. К сожалению, в этом процессе Россия пока сильно отстает от лидеров (см. выше распределение суперкомпьютеров по странам). В самое ближайшее время нам предстоит решить несколько важных задач, а именно:
• Разработка отечественного компьютера с производительностью в сотни и тысячи петафлопс.
...