Υπερυπολογιστής (Supercomputer) καλείται ένας υπολογιστής που διαφέρει αισθητά απ' τους υπολογιστές που χρησιμοποιούνται από απλούς χρήστες όσον αφορά στον αριθμό των υπολογισμών κινητής υποδιαστολής που μπορεί να κάνει ανά δευτερόλεπτο. Οι υπερυπολογιστές αποτελούνται συνήθως από εκατοντάδες ή και χιλιάδες επεξεργαστές και χρησιμοποιούνται σε μεγάλα εργαστήρια, μεταξύ άλλων για πολύ απαιτητικές προσομοιώσεις (π.χ. της συμπεριφοράς των αστεριών ενός γαλαξία ή της ατμόσφαιρας σε πλανητική κλίμακα). Η ικανότητα υπολογισμών μετριέται συνήθως με τον όρο Flops (FLoating-point Operations Per Second), υπολογισμών κινητής υποδιαστολής. Η υπολογιστική ικανότητα των σημερινών υπερυπολογιστών κοντεύει να φτάσει τα PetaFlops.

Ο όρος υπερυπολογιστής ('Super Computing) χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από την εφημερίδα New York World το 1920 σε αναφορά της στους ειδικής κατασκευής tabulators που κατασκεύασε η IBM για το πανεπιστήμιο της Κολούμπια.

Οι πραγματικοί υπερυπολογιστές έκαναν την εμφάνιση τους την δεκαετία του 1960 με βασικό σχεδιαστή τον Σέυμουρ Κρέι (Seymour Cray) που εργαζόταν στην Control Data Corporation (CDC). Στην δεκαετία του 1970 ο Κρέι δημιούργησε την δική του εταιρεία, την Cray Research, η οποία κυριάρχησε στον χώρο των υπερυπολογιστών, με δικές του δημιουργίες, για πέντε χρόνια (1985 - 1990). Στην δεκαετία του 1980 μεγάλος αριθμός μικρότερων εταιρειων μπήκαν σε αυτό τον τομέα παράλληλα με την δημιουργία του μικροϋπολογιστή μια δεκαετία νωρίτερα. Πολλές από αυτές τις εταιρείες έκλεισαν στα μέσα τις δεκαετίας του 1990 εξαιτίας αυτού που αποκαλούμε σήμερα "κραχ αγοράς υπερυπολογιστών". Επί του παρόντος οι υπερυπολογιστές κατασκευάζονται από μεγάλες παραδοσιακές εταιρείες υπολογιστών, όπως η ΙΒΜ και HP που εξαγόρασαν τις μικρότερες. Οi υπερυπολογιστές είναι συνήθως ειδικές και μοναδικές μεγάλες κατασκευές. Η Cray Research εξακολουθεί να κατασκευάζει υπερυπολογιστές. Στους καινούριους Cray υπερυπολογιστές όπως και στον αναμενόμενο Roadrunner της IBM χρησιμοποιούνται οι AMD Opteron επεξεργαστές.

Το πολυτεχνείο της Virginia χρησιμοποίησε το 2003 για πρώτη φορά υπολογιστές της Apple για να κατασκευάσει τον υπερυπολογιστή τόυ. Δημιούργησε ένα δίκτυο με 1100 Power Macintosh G5s (dual processor) ,το οποίο έγινε γνωστό με το ψευδώνυμο Big Mac. Η Power Macintosh G5 με τον επεξεργαστή G5 ήταν μακρά ταχύτεροι και πιο αξιόπιστοι από τους Intel ή AMD προσωπικούς υπολογιστές. Το εγχείρημα κόστιζε 5,2 εκατομμύρια δολάρια και έγινε ο τρίτος γρηγορότερος υπερυπολογιστής(17.6 teraflops ) ανάμεσα σε πολύ ακριβότερους. Κύριο εμπόδιο στην επέκταση του ήταν η μεγάλη θερμότητα που παραγόταν από το σύνολο των μονάδων γιαυτό και αργότερα οι G5 αντικαταστάθηκαν με λιγότερο ενεργοβόρους rack-based servers της Apple . H επιτυχία του Bic Mac έστρεψε το ενδιαφέρον της Apple προς την αγορά των διακομιστών και πολλά εκπαιδευτικά ιδρύματα στην κατασκευή φθηνών και αποδοτικών υπερυπολογιστών.

Η υπερυπολογιστές αν και είναι πολλές φορές ταχύτεροι από τους οικιακούς δεν εκτελούν ταυτόχρονα πολλά προγράμματα. Είναι κατασκευασμένοι για να εκτελούν συνήθως μία διεργασία με την μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα.

Οι υπερυπολογιστές σήμερα

Σύγχρονες κατασκευές υπερυπολογιστών, σχεδόν, κατά κανόνα χρησιμοποιούν χιλιάδες κοινούς μικροπεξεργαστές σε παράλληλη διάταξη για να πετύχουν πολύ υψηλές ταχύτητες επεξεργασίας. Ένας από αυτούς τους υπερυπολογιστές, ο πιο γρήγορος σήμερα στο κόσμο είναι ο Blue Gene/L, περιέχει 65536 μικροεπεξεργαστές και έχει πετύχει την ταχύτητα των 280.6 TFlops (terra-flops δηλαδή τρισεκατομμύρια) και πολύ σύντομα αναμένεται να ξεπεράσει το φράγμα του Peta-Flops (δεκάκις τρισεκατομμύρια ή 1015).

Η IBM κατασκευάζει των πιο ισχυρό υπολογιστή με το όνομα Roadrunner . Θα χρησιμοποιεί τους αντίστοιχους με το BlueGene/L τυπικούς επεξεργαστές και επιπλέον 16000 οκταπύρινους Cell επεξεργαστές της IBM που βρίσκονται στα Playstation 3. H συνολική επεξεργαστική ισχύς αναμένεται να είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη από αυτή του BlueGene/L γύρω στο ένα petaflop (1000 teraflop = 1 petaflop) . Θα εγκατασταθεί στο Λος Άλαμος του Νέου Μεξικού με σκοπό την προσομοίωση πυρηνικών δοκιμών. Η εγκατάστασή του θα ολοκληρωθεί το 2008 και θα καταλαμβάνει χώρο 1100 τετραγωνικών μέτρων.

Ο τομέας φυσικής της σχολής εφαρμοσμένων μαθηματικών και φυσικών επιστημών (Σ.Ε.Μ.Φ.Ε.) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Ε.Μ.Π.) κατασκεύασε μία συστοιχία υπολογιστών στο εργαστήριο πειραματικής φυσικής υψηλών ενεργειών με σκοπό την εξομοίωση επιστημονικών πειραμάτων. Η συστοιχία αποτελείται από 16 υδρόψυκτους Pentium 4 στα 3 GHz . Η συνολική ταχύτητα φτάνει τα 16 Gflops έχει μνήμη 8 Gbyte και χωρητικότητα δεδομένων 1,28 Terrabyte. Το λειτουργικό του σύστημα είναι το Cluster Knoppix Linux..

Με την εξάπλωση των ευρυζωνικών δικτύων πολλοί οικιακοί υπολογιστές μπορούν να συνδεθούν σε κεντρικούς διακομιστές για να επιτευχθούν αποτελέσματα ταχύτερα από τους υπερυπολογιστές. Δύο σημαντικές προσπάθειες προς την κατεύθυνση αυτή είναι του πανεπιστημίου Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνιας Berkeley Open Infrastructure for Network Computing και του πανεπιστημίου Στάνφορντ Folding@Home με την χρήση των Playstation 3.Στό Folding@Home τα στατιστικά δείχνουν για τους χρήστες Playstation 3 μια μέση ταχύτητα στα 560 TFLOPS ενώ για windows 186 TFLOPS. Το BOINC είναι πολυδιάστατο εγχείρημα με βασική εφαρμογή το SETI@Home . Η συνολική μέση ταχύτητα του είναι 550 TFLOPS .

FLOPS

Ενδεικτικές τιμές τυπικών επεξεργαστών , παιχνιδομηχανών και επεξεργαστών γραφικών.

* Intel Pentium 4 γύρω στα 10 GFLOPS
* Xbox 360 φτάνει τα 1 TFLOPS
* Playstation 3 θεωρητικά στα 2.18 TFLOPS
* NVIDIA 7800 GTX 512 γύρω στα 200 GFLOPS
* NVIDIA 8800 GTX στα 330 GFLOPS
* ATI lX1900 θεωρητικά στα 554 GFLOPS
* NVIDIA Quad SLI με δύο διπλούς GPU GeForce 7950 GX2 (Δηλαδή τέσσερις GeForce *7950 GX2 επεξεργαστές) φτάνει τα 6 TFLOPS , αποδεικνύοντας την ανωτερότητα των προσωπικών υπολογιστών στα παιχνίδια απέναντι στις παιχνιδομηχανές.

* Ο πειραματικός πολυπύρινος Polaris επεξεργαστής της Intel φτάνει τα 1 GFLOPS

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License

<@=@=@>