Ordinateur géant

Un ordinateur géant est un ordinateur qui est considéré, ou le était considéré comme à l'heure de son introduction, être à la ligne du front en termes de capacité de traitement, en particulier vitesse de calcul. Le " de limite ; Computing" superbe ; a été employé la première fois par le journal du monde de New York de en 1929 pour se rapporter au grand sur mesure IBM des tabulateurs fait pour l'Université de Columbia .

Vue d'ensemble

Histoire concise d'industrie

Des ordinateurs géants présentés dans les années 60 ont été conçus principalement par le Seymour Cray au la Control Data Corporation (CDC), et ont mené le marché dans les années 70 jusqu'à Cray laissé pour former sa propre compagnie, la recherche de Cray de . Il a alors assuré le marché d'ordinateur géant avec ses nouvelles conceptions, tenant la tache supérieure en superinformatique pendant cinq années (1985&ndash ; 1990). Cray, lui-même, n'a jamais employé le " de mot ; ordinateur géant, " ; un fait petit-rappelé est qu'il a seulement identifié le " de mot ; computer." ; En quelques années 80. grand le nombre de plus petits concurrents a accédé au marché, dans un parallèle à la création du marché du mini-ordinateur par décennie plus tôt, mais beaucoup de ces derniers ont disparu dans le " de milieu des années 90 ; crash" du marché d'ordinateur géant ;. Aujourd'hui, les ordinateurs géants sont en général one-of-a-kind conçoit en fonction du client produit par le " ; traditional" ; compagnies telles que le IBM et HP , qui avaient acheté plusieurs des compagnies des années 80 pour acquérir leur expérience, bien que le Cray Inc. se spécialise toujours dans des ordinateurs géants de bâtiment.

L'ordinateur géant lui-même de de limite est plutôt liquide, et l'ordinateur géant d'aujourd'hui tend à devenir l'ordinateur normal de demain . Les premières machines de la CDC étaient les processeurs scalaires simplement très rapide environ dix fois que la vitesse des machines les plus rapides a offertes par d'autres compagnies. Dans les années 70 la plupart des ordinateurs géants ont été consacrés à courir un processeur de vecteur de , et plusieurs des joueurs plus nouveaux ont développé leurs propres de tels processeurs à un prix inférieur pour accéder au marché. Le tôt et le milieu des années 80 ont vu que les machines avec un nombre modeste de processeurs de vecteur fonctionnant en parallèle deviennent la norme. Les nombres typiques des processeurs étaient dans la gamme de quatre à seize. À la fin des années 1980 et aux années 90, l'attention a tourné des processeurs de vecteur aux systèmes massifs du traitement en simultanéité avec des milliers de " ; ordinary" ; Les unités centrales de traitement être les unités disponibles immédiatement et d'autres de étant conçoit en fonction du client. (Ceci désigné généralement et plein d'humour sous le nom de l'attaque de des micros de tueur dans l'industrie.) Aujourd'hui, des conceptions parallèles sont basées sur le " ; " disponible immédiatement ; les microprocesseurs de serveur-classe, tel que le PowerPC , Itanium , ou X86-64 , et la plupart des ordinateurs géants modernes sont maintenant les faisceaux haut-accordés d'ordinateur de que using des processeurs des produits combinés avec la coutume relie ensemble.

Outils logiciels

Les outils logiciels pour le traitement distribué incluent les api standard tel que le MPI et le PVM , et la source ouverte - solutions de de logiciel basées telles que le Beowulf , le WareWulf et le OpenMosix qui facilitent la création d'un ordinateur géant d'une collection de postes de travail ou de serveurs ordinaires. La technologie comme le ZeroConf (rendez-vous/Bonjour) peut être employée pour créer les faisceaux ad hoc d'ordinateur pour le logiciel spécialisé tel que l'application compositing de la secousse du d'Apple de . Un langage de programmation facile pour des ordinateurs géants demeure un domaine de recherche ouvert dans le de l'informatique. Plusieurs utilités libres qui auraient par le passé coûté plusieurs milliers de dollars sont maintenant des mercis complètement libres à la communauté de source ouverte qui crée souvent la technologie disruptive dans cette arène.

Utilisations communes

Des ordinateurs géants sont utilisés pour des tâches fortement calcul-intensives telles que des problèmes impliquant la physique mécanique de quantum, la prévision météorologique , recherche de climat (recherche y compris sur réchauffement global ), le de modélisation moléculaire (calculant les structures et les propriétés des composés chimiques, des macromolécules biologiques, des polymères, et des cristaux), simulations physiques (telles que la simulation des avions dans la simulation de souffleries de la détonation d'armes nucléaires , et la recherche sur fusion nucléaire ), la cryptanalyse , et semblable. Les universités importantes, les bureaux militaires et les laboratoires de recherche scientifiques sont les utilisateurs lourds.

Une classe particulière des problèmes, connue sous le nom de problèmes grands du défi , sont des problèmes dont la pleine solution exige les ressources informatiques semi-infinies.

Appropriée voici la distinction entre le calcul de possibilités et la capacité calculant, comme défini par des possibilités de de Graham et autres calculant est typiquement considéré comme using la puissance de calcul maximum de résoudre un grand problème en nombre de heures le plus court. Souvent un système de possibilités peut résoudre un problème d'une taille ou d'une complexité qui aucun autre bidon d'ordinateur. La capacité de calculant en revanche est typiquement considérée comme using la puissance de calcul rentable efficace de résoudre des problèmes quelque peu grands ou beaucoup de petits problèmes ou de se préparer à une course sur un système de possibilités.

Conception de matériel et de logiciel

Les ordinateurs géants using les unités centrales de traitement faites sur commande ont traditionnellement gagné leur vitesse au-dessus des ordinateurs conventionnels par l'utilisation des conceptions innovatrices qui leur permettent d'effectuer beaucoup de tâches en parallèle, aussi bien que la technologie complexe de détail. Ils tendent à être spécialisés pour certains types de calcul, calculs habituellement numériques, et exécutent mal à des tâches de calcul plus générales. Leur hiérarchie de mémoire est très soigneusement conçue pour s'assurer que le processeur est maintenu alimenté avec le &mdash de données et d'instructions à tout moment ; en fait, une grande partie de la différence d'exécution entre des ordinateurs plus lents et les ordinateurs géants est dû à la hiérarchie de mémoire. Leurs systèmes d'entrée-sortie tendent à être conçus pour soutenir la largeur de bande élevée , avec la latence moins d'une issue, parce que des ordinateurs géants ne sont pas utilisés pour le traitement transactionnel .

Comme avec les systèmes tout fortement parallèles, la loi d'Amdahl de s'applique, et les conceptions d'ordinateur géant consacrent le grand effort à éliminer la fabrication en série de logiciel, et à à l'aide du matériel pour accélérer les goulots restants

Défis d'ordinateur géant, technologies

Un ordinateur géant produit des grands nombres de la chaleur et doit être refroidi. Le refroidissement de la plupart des ordinateurs géants est un problème important de la CAHT .
L'information ne peut pas se déplacer plus rapidement que la vitesse de la lumière entre deux parts d'un ordinateur géant. Pour cette raison, un ordinateur géant qui est beaucoup de mètres à travers doit avoir des latences entre ses composants mesurés au moins en dizaines de nanosecondes. Les conceptions d'ordinateur géant de Seymour Cray ont essayé de maintenir des courses de câble aussi courtes comme possible pour cette raison : par conséquent la forme cylindrique de sa chaîne de Cray des ordinateurs. Dans des ordinateurs géants modernes construits de beaucoup d'unités centrales de traitement conventionnelles fonctionnant en parallèle, les latences de 1-5 micro-secondes pour envoyer un message entre les unités centrales de traitement sont typiques.
Les ordinateurs géants consomment et produisent des quantités massives de données dans très une courte période. Selon le Ken Batcher , " ; Un ordinateur géant est un dispositif pour transformer des problèmes tributaires de la vitesse de calcul du en axé sur les E/S problems." ; Beaucoup de travail sur la largeur de bande de stockage externe est nécessaire pour s'assurer que cette information peut être transférée rapidement et stockée/recherchée correctement. Les technologies se sont développées pour des ordinateurs géants incluent :
Vecteur de traitant
de refroidissement par liquide
Accès mémoire non-uniforme de (NUMA)
Disques rayés (le premier exemple de de ce qui plus tard s'est appelé RAID )
Systèmes de fichiers parallèles

Techniques de traitement

Le vecteur de traitant des techniques de ont été développés pour des ordinateurs géants et continuent la première fois à être employés dans des applications à rendement élevé de spécialiste. Les techniques de traitement de vecteur se sont écoulées goutte à goutte vers le bas au marché grand public dans des architectures de DSP et des instructions de traitement du SIMD pour les ordinateurs d'usage universel.

Le moderne SIMD intensivement et ceci d'utilisation des consoles de jeu vidéo de en particulier sert de base à la réclamation de quelques fabricants que leurs machines de jeu sont elles-mêmes des ordinateurs géants. En effet, quelques cartes graphiques ont la puissance de calcul des plusieurs TeraFLOPS . Les applications auxquelles cette puissance peut être appliquée ont été limitées par la nature pour un but particulier du traitement visuel tôt. Pendant que le traitement de vidéo est devenu plus sophistiqué, les unités de traitement de graphiques de que (GPUs) ont évolué pour devenir plus utiles comme processeurs d'usage universel de vecteur, et sous-discipline de l'informatique entière a surgi pour exploiter ces possibilités : Calcul d'usage universel sur des unités de traitement de graphiques ( GPGPU .)

Logiciels d'exploitation

Les variantes des logiciels d'exploitation de d'ordinateur géant aujourd'hui le plus souvent du Linux ou du UNIX , sont jusqu'au moindre complexe de détail aussi que ceux pour de plus petites machines, sinon plus ainsi. Leurs interfaces utilisateurs tendent à être moins développées, cependant, car les réalisateurs d'OS ont limité les ressources de programmation pour dépenser sur les parties non essentielles de l'OS (c., partie pas directement le contribution à l'utilisation optimale du matériel de la machine). Ceci provient du fait que parce que ces ordinateurs, souvent eus le prix indiqué aux millions de dollars, sont vendus à un marché très petit, leurs budgets de recherche et développement sont souvent limités. (L'arrivée d'Unix et du Linux permet la réutilisation du logiciel de bureau et des interfaces utilisateurs conventionnels.)

Intéressant c'a été une tendance continue dans toute l'industrie d'ordinateur géant, avec d'anciens chefs de technologie tels que le Silicon Graphics prenant une banquette arrière à des compagnies telles que le NVIDIA , qui ont pu produire bon marché, les produits feature-rich, à rendement élevé, et innovateurs dus au grand nombre de consommateurs conduisant leur recherche et développement.

Historiquement, jusqu'à ce que l'early-to-mid-1980s, ordinateurs géants ait habituellement sacrifié la compatibilité de l'ensemble d'instruction et la portabilité de code pour l'exécution (traitant et vitesse d'accès mémoire). Pour la plupart, les ordinateurs géants à ce temps (à la différence des unités centrales à extrémité élevé) ont eu les logiciels d'exploitation énormément différents. Seul le Cray-1 a eu au moins l'inconnu de propriété industrielle différent de six OSs en grande partie à la communauté informatique générale. Les compilateurs vectorizing et de parallélisations de même différents et incompatibles pour Fortran ont existé. Cette tendance aurait continué le ETA-10 si elle n'étaient pas pour la compatibilité d'ensemble d'instruction initiale entre le Cray-1 et le Cray X-MP, et l'adoption des variantes du système d'exploitation d'UNIX (telles que le Unicos de Cray et le Linux d'aujourd'hui.)

Pour cette raison, à l'avenir, les systèmes de la plus haute performance sont susceptibles d'avoir UNIX assaisonnent mais avec les configurations système-uniques incompatibles (particulièrement pour les systèmes de haut-extrémité aux installations protégées).

Programmation

Les architectures parallèles des ordinateurs géants dictent souvent l'utilisation des techniques de programmation spéciales d'exploiter leur vitesse. Les compilateurs pour un but particulier de Fortran peuvent souvent produire d'un code plus rapide que des compilateurs du C ou du C++ , ainsi le Fortran demeure la langue du choix pour la programmation scientifique, et par conséquent pour la plupart des programmes lancés sur des ordinateurs géants. Pour exploiter le parallélisme des ordinateurs géants, des environnements de programmation tels que le PVM et le MPI pour les faisceaux lâchement reliés et le OpenMP pour les machines étroitement coordonnées de mémoire partagée sont employés.

Architecture moderne d'ordinateur géant

En date du novembre 2006, les dix ordinateurs géants principaux sur la liste du Top500 (et en effet la partie du reste de la liste) ont la même architecture supérieure. Chacun de eux est un faisceau des multiprocesseurs du MIMD , chaque processeur dont est le SIMD . Les ordinateurs géants varient radicalement en ce qui concerne le nombre de multiprocesseurs par faisceau, le nombre de processeurs par multiprocesseur, et le nombre d'instructions simultanées par processeur de SIMD. Dans cette hiérarchie nous avons :
Un faisceau d'ordinateur de est une collection d'ordinateurs qui sont fortement - relié ensemble par l'intermédiaire d'un tissu à grande vitesse de réseau ou de commutation. Chaque ordinateur fonctionne sous un exemple séparé d'un du système d'exploitation (OS).
Un ordinateur de multitraitement est un ordinateur, fonctionnant sous un OS simple et à l'aide de plus d'une unité centrale de traitement, où le logiciel d'application-niveau est indifférent au nombre de processeurs. Les processeurs partagent des tâches using le multitraitement symétrique (la SMP) de et l'accès mémoire non-uniforme (NUMA).
Un processeur du SIMD exécute la même instruction sur plus d'un ensemble de données en même temps. Le processeur pourrait être un processeur d'usage universel des produits ou le processeur pour un but particulier de vecteur de . C'a pu également être processeur de haute performance ou un processeur de puissance faible.

En date du novembre 2007 la machine la plus rapide est le Gene/L bleu . Cette machine est un faisceau de 65.536 ordinateurs, chacun avec deux processeurs, qui traite deux trains de données de données concurremment. En revanche, le Colombie est un faisceau de 20 machines, chacun avec 512 processeurs, qui traite deux trains de données de données concurremment.

Le en date de 2005 , la loi de Moore de et les économies d'échelle sont les facteurs dominants dans la conception d'ordinateur géant : un PC de bureau moderne simple est maintenant plus puissant qu'un ordinateur géant datant de 15 ans, et les concepts de construction qui ont permis aux ordinateurs géants passés de surpasser les machines de bureau contemporaines ont été maintenant incorporés aux PCs des produits. En outre, les coûts de développement et de production de morceau le rendent peu économique de concevoir les circuits intégrés pour une petite course et de favoriser les morceaux produits en série qui ont assez de demande pour récupérer le coût de production. Un poste de travail modèle courant de Xeon de noyau de quadruple fonctionnant à 2.66 gigahertz surpassera un ordinateur géant C90 cray du dollar de plusieurs millions utilisé au début des années 90, un bon nombre de charges de travail exigeant un tel ordinateur géant dans les années 90 peut être maintenant fait sur le calcul des coûts de postes de travail plus moins de 4000 dollars US.

En plus, beaucoup de problèmes effectués par des ordinateurs géants sont particulièrement appropriés à la parallélisation (essentiellement, fractionnant dans de plus petites pièces à travailler dessus simultanément) et, en particulier, à la parallélisation assez à grain grossier qui limite la quantité de l'information qui doit être transférée entre les unités de traitement indépendantes. Pour cette raison, des ordinateurs géants traditionnels peuvent être remplacés, pour beaucoup d'applications, par le " ; clusters" ; des ordinateurs de la conception standard qui peuvent être programmés agir en tant qu'un grand ordinateur.

Ordinateurs géants pour un but particulier

Les ordinateurs géants pour un but particulier sont des dispositifs d'ordinateur à haut rendement avec une architecture de matériel consacrée à un problème simple. Ceci permet l'utilisation des morceaux particulièrement programmés du FPGA ou même des morceaux faits sur commande de la VLSI , permettant des rapports plus élevés de prix/performance en sacrifiant la généralité. Ils sont employés pour des applications telles que le calcul et le Codebreaking de l'astrophysique de force brutale. Historiquement un nouvel ordinateur géant pour un but particulier a de temps en temps été plus rapide que l'ordinateur géant d'usage universel le plus rapide du monde, par une certaine mesure. Par exemple, GRAPE-6 était plus rapide que le simulateur de la terre en 2002 pour un ensemble particulier de special de problèmes.

Exemples des ordinateurs géants pour un but particulier :
Bleu profond , pour jouer aux échecs
Machines du ou pièces de calcul Reconfigurable de machines
RAISIN , pour l'astrophysique et la dynamique moléculaire
Fente profonde , pour casser le chiffre de DES

Les ordinateurs géants les plus rapides aujourd'hui

Vitesse de mesure d'ordinateur géant

La vitesse d'un ordinateur géant est généralement mesurée dans le " ; Le EFFOND le " de ; (econd oating de S P de perations de O de point de la Floride heu), utilisé généralement avec un préfixe du SI tel que le Tera -, combiné dans le " de sténographie ; TFLOPS" ; (EFFONDREMENTS 10¹², teraflops prononcés de ), ou Peta -, combiné dans le " de sténographie ; PFLOPS" ; (10¹⁵ EFFOND, a prononcé les petaflops de .) Cette mesure est basée sur un repère particulier qui fait la décomposition de LU de d'une grande matrice. Ceci imite une classe des problèmes réels, mais est sensiblement plus facile à calculer qu'une majorité de problèmes réels réels.

La liste Top500

Depuis 1993, les ordinateurs géants les plus rapides ont été rangés sur la liste du Top500 selon leurs résultats de repère du LINPACK . La liste ne prétend pas être impartiale ou définitive, mais c'est la meilleure définition courante du " ; fastest" ; ordinateur géant disponible à un moment donné.

Système courant d'ordinateur géant le plus rapide

En date du novembre 2007, IBM Gene/L bleu au laboratoire national (LLNL) de Lawrence Livermore de est l'ordinateur géant opérationnel le plus rapide, avec un taux de traitement soutenu de 478.

Le 26 juin 2007, IBM a dévoilé Gene/P bleu, la deuxième génération de l'ordinateur géant bleu du gène . Ces ordinateurs peuvent soutenir un PFLOPS. IBM a annoncé que plusieurs clients installeront ces systèmes plus tard en 2007. Un de ces derniers est susceptible de devenir l'ordinateur géant déployé le plus rapide à ce moment-là.

L'ordinateur géant du MDGRAPE-3 , qui a été accompli en juin 2006, a censément atteint une vitesse de calcul de PFLOPS, bien qu'il puisse ne pas qualifier pendant qu'un ordinateur géant d'usage universel en tant que son matériel spécialisé est optimisé pour des simulations moléculaires de dynamique.

Quasi-superinformatique

Quelques types d'informatique répartie à grande échelle pour le mettent en parallèle embarrassant des problèmes de prennent le concept groupé de superinformatique à une extrémité.

Un tel exemple est la plate-forme du BOINC , un centre serveur pour un certain nombre de projets de l'informatique répartie. Le 27 mars 2007, BOINC a enregistré une capacité de traitement plus de 530.000 ordinateurs positifs sur le réseau. Le plus grand projet, SETI@home , a rapporté la capacité de traitement de 276.000 ordinateurs positifs.

Un autre projet de l'informatique répartie, Folding@home , a rapporté presque 1.3 PFLOPS de capacité de traitement dans le défunt septembre 2007. Un peu plus de 1 PFLOPS de cette capacité de traitement est contribué par des clients exploitant sur le PlayStation 3 systèmes de .

les GANSES 's de ont distribué le Mersenne la recherche que principale de réalise actuellement 23 TFLOPS (en date de l'octobre 2007).

Le système de Search Engine de s de Google le 'peut être plus rapide avec la capacité de traitement totale prévue de entre 126 et 316 TFLOPS. le New York Times estime que le Googleplex et ses fermes de serveur de contiennent 450.

Recherche et développement

Le 9 septembre 2006 le ministère de l'énergie d'États-Unis de le choisi nucléaire national IBM de l'administration (NNSA) de sécurité de du pour concevoir et construire le premier ordinateur géant du monde pour employer le processeur à bande large d'Engine™ de cellules (cellule B.) visant à produire une machine capable d'une vitesse soutenue de jusqu'à 1.000 calculs trillion par seconde, ou un PFLOPS. Un autre projet à l'étude par IBM est l'architecture du Cyclops64 , prévue pour créer un " ; ordinateur géant sur un chip" ;.

En Inde, un projet est sous la conduite de Dr. Karmarkar de que développe également un ordinateur géant qui peut atteindre un PFLOPS.

Le CDAC construit également un ordinateur géant qui peut atteindre un PFLOPS d'ici 2010.

Le NSF place un effort $200 millions de développer un ordinateur géant d'un petaFLOP aussi bien. Il est construit par le NCSA à l'Université des Illinois de au l'Urbana-Champagne , et slated pour être accompli d'ici 2011.

Chronologie des ordinateurs géants

C'est une liste des détenteurs du record pour l'ordinateur géant d'usage universel le plus rapide dans le monde, et l'année chacune a placé le disque. Pour des entrées avant 1993, cette liste se rapporte à de diverses sources. De 1993 au présent, la liste reflète la liste du Top500 .

Voir également

; Notions générales, histoire style=" de ; D'autres classes de
d'ordinateur Minisupercomputer
Ordinateur central
Supermini-ordinateur * mini-ordinateur
Micro-ordinateur

; Compagnies d'ordinateur géant en fonction Le ces compagnies font le matériel et/ou le logiciel d'ordinateur géant, en tant que leur activité unique, ou en tant qu'une de plusieurs activités . style=" de

; Compagnies anciennes d'ordinateur géant que ces compagnies ou se sont plié, ou ne fonctionner plus sur le marché d'ordinateur géant.
la Control Data Corporation (CDC)
Ordinateur convexe
Recherche carrée de Kendall de
MasPar Computer Corporation
Meiko scientifique
Systèmes informatiques Sequent
Supercomputer Systems, Inc. , Eau Claire, le Wisconsin , S. Chen
Supercomputer Systems, Inc. , San Diego, la Californie
Machines de pensée

.

Random links:

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