一般主题技术

什么是超级计算机及其功能？

MR.abdulkader

151

supercomputer — Modern interior of server room in datacenter

什么是超级计算机及其功能？

什么是超级计算机？超级计算机是一种工作能力远高于普通计算机的计算机。这就是为什么在其中使用“超级”一词的原因。使用这些计算机只是因为它们的高性能系统。这些计算机主要用于需要高速计算的科学和工程任务。

它们的处理速度是所有其他普通计算机的数千倍。今天在本文中，我们将了解所谓的超级计算机，它是如何工作的，以及它与其他传统计算机相比有哪些优势。

因此，让我们毫不拖延地开始了解超级计算机是什么的完整信息。

所谓超级计算机什么是超级计算机？

在知道什么是超级计算机之前，如果我们知道计算机是什么，我们就很容易理解它。说到计算机，它是一种多用途设备，它通过输入过程获取信息（数据），存储它，然后根据需要对其进行处理，最终产生某种输出。

而如果我说的是超级计算机，它不仅是一台速度更快的计算机和一台非常大的计算机：它的工作方式完全不同，通常使用并行处理而不是像计算机中使用的正常处理那样的顺序处理。因此，他不是一次做一件事，而是一次做多件事。

超级计算机是当前以最高运行速率运行的计算机。它被称为马哈桑加纳克。毕竟，超级计算机用在哪里？

传统上，超级计算机主要用于科学和工程应用，以便它们可以处理大型数据库以及执行大量计算。在性能方面，它比普通计算机运行得更快、更准确数千倍。

超级计算机的性能以 FLOPS 衡量，这意味着每秒的浮点运算。因此，它在计算机上加载的次数越多，它的功能就越强大。

什么是超级计算？

超级计算是一种高性能计算形式，它使用功能强大的计算机（超级计算机）定义或计算。此外，使用它，可以在最短的时间内找到最终结果。

什么是串行和并行处理？

让我们知道串行和并行处理有什么区别？在普通计算机中，一次只执行一项工作，即只完成一项任务后，再处理另一项工作，这种处理称为顺序处理。

例如，一个男人坐在商场的杂货店里，拿起传送带上的任何物品后，他用扫描仪对其进行扫描，然后将其传递给顾客的包，在一条不同的操作链中完成这项工作，这就是为什么它被称为顺序处理。

在这里，无论您在扫描后多快将东西放在传送带中或将东西装进包中，但此过程的速度取决于该操作员的扫描或处理速度，这始终是一次一件。发生在。最好的例子就是图灵机。

而典型的现代超级计算机以非常高的速度运行，将问题分解成小部分，一次处理一个。所以这个过程称为并行处理。

如果有很多朋友在杂货店结账，将物品分门别类，在不同的柜台结账，然后将所有东西收集到一个地方，它会很快完成工作，不会花费太多时间。由于这里的工作是分工的，所以处理完成并没有花费太多时间。这就是为什么并行处理比串行处理快的原因。

更大、更强大的超级计算机使用并行处理。有了这个，他们可以在更短的时间内快速执行任何操作。当涉及到天气预报、基因合成、数学建模等大而复杂的工作时，我们确实需要计算能力。在这种情况下，并行处理对超级计算机更有用。一般来说，并行处理有两种基本方法：对称多处理（SMP）和大规模并行处理（MPP）。

什么是集群？

如果你愿意，你可以建造一台超级计算机，你必须将许多处理器放在一个巨大的盒子里，并指导他们解决可以使用并行处理的复杂问题。

或者还有另一种方式，您必须购买多台非个人计算机并将它们放在同一个房间中，并在快速局域网 (LAN) 的帮助下将它们连接在一起，以便它们以相同的方式广泛工作。这种类型的超级计算机称为集群。谷歌使用这些集群超级计算机在其数据中心进行用户的网络搜索。

什么是网络？

网络也是一个超级计算机，非常类似于集群（即一组独立的计算机），但通过 Internet（或任何其他计算机网络）在不同位置的计算机相互连接。这种类型的计算也称为分布式计算，其中计算机的能力分散到多个位置，而不是单个位置（中央计算）。

例如，欧洲核子研究中心全球 LHC 计算网格，其中来自 LHC（大型强子对撞机）粒子加速器的数据被收集在一个地方，并为此使用了网格超级计算机。

在 Grids Supercomputer 中出现更多故障的可能性较低，因为所有计算机都相互连接，因此您可以摆脱由并行处理引起的问题，其中崩溃很常见。

超级计算机中使用的操作系统是什么？

您可能会惊讶地发现，为超级计算机供电，只使用我们用来为我们的计算机供电的普通操作系统，但我们知道更现代的超级计算机实际上有大篷车和非自我工作站。它由组组成。

直到几年前，根据操作系统使用Unix ，而今天则使用Linux。它是开源的。由于超级计算机一般都是在解决科学问题，所以它们的应用程序是用传统的科学编程语言如 Fortran，或者更流行的现代语言如C 和 C++ 编写的。

超级计算机功能

如果说普通计算机，那么MIPS（Million Instructions Per Second）就是用来衡量它们的计算速度的。处理器通过它管理基本的编程命令，例如读、写、存储等。为了比较两台计算机，它们的 MIPS 被比较。

但评估超级计算机的方式略有不同。由于大多数科学计算都是在此完成的，因此它是通过每秒浮点运算数 (FLOPS) 来衡量的。让我们看看根据这些 FLOPS 制作的列表。

孤独	人字拖	例子	十年
一百次失败	100 = 10 的 2 次方	ENEAC	~四十年代
KFLOPS（千次浮点数）	1000 = 10 的 3 次方	IBM 704	~ 五十年代
MFLOPS（超级翻牌）	1000000 = 10 的 6 次方	疾病预防控制中心 6600	~ 1960 年代
GFLOPS (Gigaflops)	1000000000 = 10 的 9 次方	Cray-2	~ 1980 年代
TFLOPS（万亿次浮点运算）	1000000000000 = 10 到 12	ASCI 红色	~ 90 年代
PFLOPS（百亿次浮点数）	1000000000000 = 10 的 15 次方	捷豹	~ 2010
EFLOPS (Exaflop)	10000000000000000000 = 10 的 18 次方	？？？	~ 2020 年代

超级电脑价格

超级计算机非常昂贵。NEC 的内部超级计算机通常标有数百万美元的价格标签，甚至更低成本的型号售价约为 100,000 美元。

超级计算机是什么时候发明的？

如果你研究计算机的历史，你会发现不是一个人为它们做出了贡献，而是很多人不时地做出了贡献。然后我们在某个地方看到了如此惊人的机器。但说到超级计算机，大部分功劳归功于Seymour Cray (1925-1996)。因为他的贡献是超级计算机中最高的。你也可以称他为超级计算机之父。

946：约翰·莫格利和 J. Presper Eckert 在宾夕法尼亚大学建立了 ENIAC（电子数值积分和计算机）。它是第一台通用电子计算机，长约 25 米（80 英尺），重约 30 吨。它旨在处理军事科学问题，是第一台科学超级计算机。

1953 年： IBM 开发了第一台通用大型计算机，称为 IBM 701（也称为国防计算器），并向各种政府和军事机构出售了大约 20 台机器。701 是市场上第一台超级计算机。IBM 的工程师 Gene Amdahl 后来对其进行了重新设计，并将其升级版命名为 IBM 704，这是一台计算速度约为 5 KFLOPS（5000 FLOPS）的机器。

1956： IBM 随后为洛斯阿拉莫斯国家实验室开发了 Stretch 超级计算机。大约 10 年前，它是世界上最快的超级计算机。

1957 年： Seymour Cray 今年与人共同创立了控制数据公司(CDC)，并率先创建了快速、移动、高性能的计算机，包括 CDC 1604（1958 年发布）和 6600（1964 年发布），IBM在中央计算领域的主导地位。

1972 年：离开 Cray Control Data并创建自己的 Cray Research 并制造高端计算机——第一台真正的超级计算机。他们的主要想法是如何减少机器内的连接，从而使机器更快。以前的 Cray 计算机通常是 C 形的，因此它们可以与其他机器分开。

1976 年：第一台 Cray-1 超级计算机安装在洛斯阿拉莫斯国家实验室。他当时的速度大约是160 MFLOPS。

1979 年： Cray 随后开发了速度更快的八处理器模型，即 1.9 GFLOP Cray-2。在此，与之前的数据相比，电线连接从 120 厘米下降到 41 厘米（16 英寸）。

1983： Thinking Machines Corporation 制造了一台大型并行处理机器，它使用了大约64,000 个并行处理器。

1989： Seymour Cray 创立了一家新的计算机公司 Cray Computer，在那里他开发了 Cray-3 和 Cray-4。

1990 年：由于国防开支的削减和强大的 RISC 工作站的开发，Silicon Graphics 等公司对超级计算机制造商构成了严重威胁。

1993 年： Fujitsu Numerical Wind Tunnel 制造出世界上最快的计算机，拥有 166 个矢量处理器。

1994 年： Thinking Machines 提出破产保护案。

1995年：克雷电脑也因财务困难开始下沉，申请破产保护。此外，Seymour Cray 于 1996 年 10 月 5 日在一次交通事故中突然去世。

1996： Cray Research（Cray 的前身）被Silicon Graphics收购。