ژاپن و چین دارای پرقدرت ترین رایانه ها

تصاویر 10 ابررایانه برتر جهان

پروژه طبقه بندی 500 ابررایانه پرقدرت دنیا فهرست جدیدی را منتشر کرد که در آن ابررایانه ژاپنی K (کی) با عبور از سرعت 10 پتافلاپ در ثانیه توانست عنوان پرقدرت ترین رایانه در جهان را از آن خود کند.

کد خبر: ۲۰۸۸۹۸

تاریخ: ۱۸ آذر ۱۳۹۰ - ۱۳:۵۵

کارشناسان و متخصصان پروژه TOP500 دو بار در سال به طبقه بندی 500 ابررایانه برتر و پرقدرت دنیا می پردازند. این طبقه بندی نه تنها برای کشف "ابَرمغزهای الکترونیکی" دنیا انجام می شود، بلکه به دانشمندان این بخش کمک می کند از وضعیت فناوریهای کنونی و مفاهیم جدید در توسعه رایانه های پرقدرت و پرسرعت کشورهای مختلف آگاه شوند.

در میان تازه ترین طبقه بندی 500 ابررایانه پرقدرت دنیا رایانه K توانست رتبه اول را کسب کند. این رایانه قادر است پیچیده ترین سیستمهای معادلاتی را در یک چشم برهم زدن حل کند و به پژوهشگران در انجام بزرگترین چالشهای علم مدرن از زیست شناسی تا فیزیک نجوم کمک کند.

ابررایانه ها ابزارهای بسیار مهمی در توسعه علمی و فناوری به شمار می روند. موسسات تحقیقاتی، دانشگاهها و صنایع خصوصی در تمام دنیا از این ماشینها برای انجام محاسبات و شبیه سازیهای علمی از فیزیک تئوری تا علم مواد و زیست شناسی استفاده می کنند.

مغزی الکترونیکی از سرزمین آفتاب تابان

ابررایانه K در موسسه پیشرفته علوم رایانه ای ریکن در شهر کوب ژاپن نصب شده است. این مگارایانه از 88 هزار و 128 پردازشگر 8 هسته ای CPU Fujitsu SPARC64 VIIIfx با سرعت پردازش 2 گیگاهرتز تشکیل شده است بنابراین در مجموع بیش از 705 هزار هسته پردازش در این ابررایانه به کار گرفته شده اند. با این تعداد پردازشگر، K توانسته است به توان محاسباتی 10.5 پتافلاپ یا 10 میلیون میلیارد عملیات در ثانیه برسد.

درحقیقت اگر تمام جمعیت زمین بدون وقفه در تمام 24 ساعت شبانه روز به مدت یکسال با رایانه های خود کار کنند می توانند به تعداد محاسباتی برسند که K تنها در مدت یک روز انجام می دهد.

یکی از بخشهایی که در آن از K استفاده می شود مطالعه بر روی فناوریهای نانو و مواد جدید است. به طوریکه استفاده از این ابررایانه، برای دانشمندان ژاپنی علم مواد و فناوریهای نانو جایزه ACM Gordon Bell را به ارمغان آورد.

K قادر است چیدمان الکترونها در نانولوله های سیلیکون را که یک مسئله پیچیده در مکانیک کوانتومی است، محاسبه کند.

مبارزه میان ابررایانه های پرقدرت دنیا

تا چند سال قبل رقابت میان ابررایانه های پرقدرت دنیا برای کسب رتبه های اول میان ماشینهای محاسباتی آمریکایی و ژاپنی انجام می شد اما در سالهای اخیر چین نیز در این رقابت وارد شده است. به طوریکه 10 سال قبل تنها 3 رایانه چینی در فهرست TOP500 قرار داشتند اما امروز 73 ابررایانه از این کشور در لیست 500 ابررایانه برتر دنیا حضور دارند.

ابرایانه Tianhe-1A در راس فهرست نمایندگان چین جای گرفته است. این ابررایانه با توان محاسباتی 2.5 پتافلاپ در ثانیه سال گذشته رتبه اول دنیا را به دست آورد. همچنین ابررایانه Sunway Bluelight که مجهز به ریزپردازشگرهای چینی ShenWei SW1600 است در این طبقه بندی در رتبه 14 قرار گرفت.

نفوذ محاسبات موازی در دنیای ابررایانه ها

در کنار ریزپردازشگرهای جدید چینی، تحول بزرگ دیگری با عنوان "واحد پردازش گرافیک" یا GPU در حال فتح دنیای ابررایانه ها است. GPU ها در اصل برای کاربردهای گرافیکی با قدرت بالا برای مثال گرافیک بازیهای رایانه ای توسعه یافتند و امروز در تمام دنیا بسیار گسترده شده اند.

این پردازشگرهای گرافیکی محصول شرکتهای پیشگام در بخش کارتهای گرافیکی چون Nvidia و ATI هستند اما GPU ها علاوه بر کاربردهای گرافیکی می توانند در محاسبات علمی نیز با بازده بالایی به کار روند.

اگر یک پردازشگر سنتی بتواند حداکثر محتوی 16هسته باشد، یک GPU می تواند از صدها هسته که می توانند به طور موازی با هم کار کنند، تشکیل شود.

برای کسب پیشرفته ترین محاسبات، این فناوری مدرن درحال حرکت به سوی الگوی محاسبه موازی است. در نتیجه، علاوه بر توسعه پردازشگرهای پرسرعت، دانشمندان درحال توسعه "واحد پردازش موازی" از جمله GPU ها هستند.

درحقیقت، اینکه GPU ها در سه پنجم 10 ابررایانه برتر طبقه بندی جدید TOP500 حضور دارند تصادفی نیست. به طوریکه علاوه بر Tianhe-1A  ابررایانه "جگوار" آمریکا که رتبه سوم این فهرست را به دست آورده است نیز مجهز به GPU است. محققان لابرتوار ملی Oak Ridge در تنسی آمریکا که محل نگهداری ابررایانه جگوار است درحال به روز رسانی این ماشین با کارتهای GPU Tesla محصول شرکت Nvidia هستند. این رایانه به روز شده که "تیتان" نامیده خواهد شد می تواند به رکورد سرعت پردازش 20 پتافلاپ بر ثانیه دست یابد.

سایر مغزهای الکترونیکی

رقابت میان ژاپن، آمریکا و چین نه تنها در 10 ابررایانه اول این لیست بلکه در رتبه های پایین تر طبقه بندی نیز ادامه می یابد.
در فهرست 10 ابررایانه برتر می توان به رقابت میان ابررایانه آمریکایی Pleiades (رتبه 7) که در مرکز تحقیقات Ames ناسا نصب است با ابررایانه TSUBAME 2.0 (رتبه 5) در موسسه تکنولوژی توکیو اشاره کرد.

تنها ابررایانه اروپایی که در 10 ابررایانه برتر این طبقه بندی وارد شده است ماشین Tera-100 (رتبه 9) است که در کمیسیون انرژی اتمی (CEA) فرانسه نصب است.

در فهرست 10 ابررایانه برتر همچنین نام Roadrunner (مرغ فاخته تکزاس) ابررایانه محصول "آی. بی. ام." نیز دیده می شود. این ابررایانه در ژوئن 2008 برای اولین بار توانست رکورد سرعت پردازش 1 پتافلاپ بر ثانیه را بشکند.

معرفی 10 ابررایانه برتر طبقه بندی جدید TOP500

در راس این طبقه بندی، ابررایانه K محصول شرکت فوجیستو که در موسسه پیشرفته علوم رایانه ای ریکن در کوب ژاپن نصب شده است، قرار دارد از این رایانه برای تحقیقات علمی گسترده ای به ویژه فناوری نانو، هواشناسی و کیهان شناسی استفاده می شود

رتبه دوم متعلق به Tianhe-1A است که در مرکز ملی ابر رایانه ای "تیانجین" در چین قرار دارد. از این رایانه به ویژه در بخش شبیه سازی ایرودینامیک و اکتشافات نفتی استفاده می شود

مدال برونز به ابررایانه آمریکایی "جگوار" محصول Cray Inc تعلق گرفته که در لابراتوار ملی Oak Ridge تنسی نصب شده است. این رایانه در عرصه های مختلفی از علم مواد تا مطالعه بر روی تغییرات اقلیمی کاربرد دارد

رتبه چهارم به Nebulae ابررایانه چینی مرکز ملی ابررایانه ای در شنژن چین اختصاص یافته است. این ابررایانه در تحقیقات علمی شرکت دارد

ابررایانه ژاپنی TSUBAME 2.0 محصول NEC/HP  که در موسسه تکنولوژی توکیو نصب است در رده پنجم این طبقه بندی قرار دارد

رتبه ششم به ابررایانه محصول Cray Inc با عنوان Cielo اختصاص یافته است. "سی یلو" که در لابراتوار ملی آمریکا در لس آلاموس نصب است برای کاربردهای نظامی و شبیه سازی امنیت مواد رادیواکتیو استفاده می شود

رتبه هفتم متعلق به Pleiades (ثریا) ابررایانه محصول SGI است که در مرکز تحقیقات Ames ناسا در مانیتن ویوو کالیفرنیا نصب است. ماموریت این ماشین محاسباتی تحقیق در عرصه فضایی و هوانوردی است

ابررایانه Hopper XE6 محصول Cray Inc که در مرکز ملی تحقیقات علمی محاسباتی انرژی در برکلی نصب است رتبه هشتم را از آن خود کرده است. این ابررایانه در عرصه های مختلفی به ویزه مطالعه بر روی تقسیم DNA و مدلسازی توفانهای گرمسیری کاربرد دارد

در رتبه نهم، پرقدرت ترین ابررایانه اروپا با عنوان  Tera-100 جای گرفته است. این ابررایانه را شرکت Bull SA برای کمیسیون انرژی اتمی فرانسه ساخته است. از این رایانه نه تنها برای تحقیقات علمی استفاده می شود بلکه در مطالعات مربوط به نیروگاههای هسته ای و صنایع دفاعی نیز کاربرد دارد

در پایان طبقه بندی 10 ابررایانه برتر دنیا دستگاه Roadrunner محصول "آی. بی. ام." قرار گرفته است. این ابررایانه که در لابراتوار ملی "لس آلاموس" واقع شده گذشته درخشانی داشته است. به طوریکه این ابررایانه در سال 2008 توانست برای اولین بار از مرز 1 پتافلاپ در ثانیه بگذرد. درحال حاضر از Roadrunner برای تحقیقات مرتبط با امنیت ملی استفاده می شود

منبع: مهر