Суперкомпьютеры в научных исследованиях»

Когда появились первые компьютеры у разработчиков появилась проблема с производительностью вычислительной системы. За время развития компьютерной индустрии производительность процессора стремительно возрастала. Но так как появляются все более новые и усложнённые программные обеспечения, повышается рост числа пользователей и расширяются сферы приложения вычислительных систем, то соответственно к мощности используемой техники предъявляют новые требования, что и привело к появлению суперкомпьютеров. Таким образом, актуальность выбранной темы обосновывается постоянным развитием вычислительных систем, а также повышением сложности выполнения алгоритмов. Что представляют собой суперкомпьютеры? Согласно определению [1], суперкомпьютер это — специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров. Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках реализации распараллеливания вычислительной задачи. Суперкомпьютер — это мощная ЭВМ с производительностью свыше 10 MFLOPS (миллионов операций с плавающей запятой в секунду). Каждая компьютерная система состоит из 3-х основных частей: центрального процессора, то есть счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации (к примеру, в виде дисков или лент). Но главную роль играют не только технические параметры каждого из этих элементов, но и пропускная способность каналов, связывающих их друг с другом и с терминалами потребителей.

---

Если понадобилось срочно заказать реферат в Краснодаре , Work5 не будет медлить.

---

Одна из заповедей «Крей Рисерч» гласит: «Быстродействие всей системы не превышает скорости самой медленнодействующей ее части». Важным показателем производительности компьютера является степень его быстродействия. Она измеряется, так называемыми, флопсами. Флопс — это внесистемная единица, которая используется для измерения производительности компьютеров [2]. Она показывает, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система. То есть за основу берется подсчет: сколько наиболее сложных расчетов машина может выполнить за один миг. А для чего вообще нужны суперкомпьютеры? Повышение уровня человеческих знаний всегда опиралось на опыт и теорию. Однако теперь ученые сталкиваются с тем, что многие испытания стали практически невозможными − в некоторых случаях из-за своих масштабов, в других − дороговизны или опасности для здоровья и жизни людей. Именно тут нашли применение суперкомпьютерам. Они позволяют экспериментировать с электронными моделями реальной действительности и становятся опорой современной науки и производства. В качестве основной цели работы рассматривается исследование влияния появления суперкомпьютеров на науку. Для успешного достижения поставленной цели, необходимо решение следующих задач: 1. Изучение истории суперкомпьютеров 2. Анализ существующих областей применения суперкомпьютеров 3. Значение суперкомпьютеров в развитии научных исследований. В первой части данной работы рассматривается история появления суперкомпьютеров. Во второй части работы изучаются современные области применения суперкомпьютеров. В третьей части работы анализируется развитие суперкомпьютеров в России. В заключении приводятся выводы по проделанной работе и основные возможные направления ее дальнейшего развития.

В суперкомпьютерном мире наблюдается новая волна, которая вызвана как успехами в области микропроцессорных технологий, так и появлением нового круга задач, выходящих за рамки традиционных научно-исследовательских лабораторий. Налицо мгновенное развитие в производительности микропроцессоров RISC-архитектуры, растущее заметно быстрее, чем производительность векторных процессоров. Тем не менее, вероятно, будет продолжаться развитие векторных суперкомпьютеров, по крайней мере от Cray Research. Вероятно, оно начинает сдерживаться из-за требований совместимости со старыми моделями. Успешно развиваются системы на базе Mpp-архитектур, в том числе с распределенной памятью. Возникновение новых высокопроизводительных микропроцессоров, использующих недорогую КМОП-технологию, что значительно увеличивает конкурентоспособность данных систем. Ведь ранее суперкомпьютеры были вроде элитарного штучного инструмента, который был доступен в основном ученым из засекреченных ядерных центров и криптоаналитикам спецслужб. Но развитие аппаратных и программных средств сверхвысокой производительности позволило освоить промышленный выпуск этих машин, а число их пользователей в настоящее время достигает десятков тысяч. Фактически, все общество переживает подлинный бум суперкомпьютерных проектов, результатами которых активно пользуются не только такие традиционные потребители высоких технологий, как автомобильная, аэрокосмическая, радиоэлектронная и судостроительная отрасли промышленности, но и важнейшие области современных научных знаний. Бурное развитие суперкомпьютеров стало откликом на потребность человечества в машинах, моделирующих процессы в реальном времени и выполняющих ряд других сложных задач. Суперкомпьютеры всегда являлись воплощением новейших научно-технических достижений и задавали темп и тенденции развития других видов машин. Пока рост производительности суперкомпьютеров отвечает увеличению сложности проблем, предстающих перед человеком. Но можно заметить, что современная концепция развития вычислительных средств направлена на количественное улучшение характеристик. Процесс разработки в некоторой степени можно назвать «выживанием» максимума из уже созданного. Это предполагает то, что современный этап развития вычислительной техники уже вошел в состояние относительной стабильности и каких-либо качественных изменений в пределах современной концепции едва ли придется ожидать. Очевидно, что за этапом стабильности, который может продлиться определенное время, проследует «смутный период», когда уровень возможностей суперкомпьютеров уже не сможет идти в ногу с потребностями человечества. Эта проблема породит необходимость в переходе на качественный новый уровень вычислительной техники. В современном мире суперкомпьютерные технологии стали стратегической областью. И без нее неосуществимо дальнейшее развитие экономики. Мощность национальных суперкомпьютеров сейчас так же важна, как мощность электростанций или количество боеголовок. Суперкомпьютер стал показателем технического уровня государства.

1. Суперкомпьютер [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.bmstu.wiki/Суперкомпьютер – Дата доступа: 10.12.2022 2. FLOPS. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/69446 – Дата доступа: 10.12.2022 3. Жирков, А. Суперкомпьютеры: развитие, тенденции, применение/А. Жирков//CTA .−2014.−№2.−С.16-20. 4. Что такое Big Data? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.oracle.com/cis/big-data/what-is-big-data – Дата доступа: 10.12.2022 5. Максим Кудрявцев, Леонид Эйсымонт, Денис Мошкин, Михаил Полунин. Суперкластеры — между прошлым и будущим // Открытые системы.СУБД. – Режим доступа: http://www.osp.ru/os/2008/08/5661383 – Дата доступа: 10.12.2022