Superdatamaskin
En superdatamaskin er en datamaskin som har vesentlig større regnekraft enn det som er vanlig for maskiner fra samme tidsepoke. Hva som er en superdatamaskin vil hele tiden variere med den rivende utviklingen innen teknologi og data. Anvendelse av superdatamaskiner omfatter for eksempel å beregne kaossystemer som de neste dagers værmeldinger, Koronavirus-modellering[1] eller hvordan en tenkt brann brer seg i en oljeplattform.
Bruk
[rediger | rediger kilde]Superdatamaskiner har mange bruksområder innen kjemi, fysikk, medisin, klima og geologi, samt kommersielle bruksområder som olje og gass, transport, bank og elektronikkindustrien. De norske nasjonale superdatamaskinen spilte en sentral rolle under Covid-19 pandemien, hvor Folkehelseinstituttet brukte maskinene for å beregne replikasjonsraten(R-tallet) og modellere smittepresset[2].
Historie
[rediger | rediger kilde]Sin tids første superdatamaskin må sies å være Charles Babbages «Analytical Engine» (siden den på sin tid var verdens eneste datamaskin), men begrepet Super Computing ble først brukt av New York World i 1920 for å klassifisere store tabulatorer IBM hadde produsert for Columbia university.
Superdatamaskiner på 1960 tallet var i hovedsak utviklet av Seymour Cray ved Control Data Corporation ( CDC ) inntil han forlot selskapet og dannet sitt eget selskap, Cray Research. Kommersielle superdatamaskiner ble utviklet tidlig på 1970-tallet da Seymor Cray introduserte Cray 1. I ettertid har stadig nyere og kraftigere datamaskiner blitt utviklet der andre aktører også har deltatt som for eksempel IBM, NEC, Texas Instruments og UNISYS. 1980-årene var preget av mange aktører parallelt med den nye minidatamaskinen som oppsto i det forrige tiåret, men mange av disse aktørene forsvant på midten av 1990-årene. Utvikling av produksjonsmetoder for Halvledere har ført til en stadig større akselerasjon av regnekraft[3], og muligheter for hvor store eller komplekse Modeller man kan simulere.
Tabell over forskjellige superdatamaskiner gjennom tiden(2)
[rediger | rediger kilde]| Periode | Superdatamaskin | Topp ytelse | Sted |
|---|---|---|---|
| 1906 | Babbage Analytical Engine, Mill | 0.3 OPS | RW Munro, Woodford Green, Essex, England |
| 1938 | Zuse Z1 | 0.9 FLOPS | Konrad Zuse's parents' apartment, Methfeßelstraße, Berlin, Germany |
| 1939 | Zuse Z2 | 0.9 OPS | Konrad Zuse's parents' apartment, Methfeßelstraße, Berlin, Germany |
| 1941 | Zuse Z3 | 1.4 FLOPS | German Aerodynamics Research Institute (Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt) (DVL), Berlin, Germany |
| 1942 | Atanasoff Berry Computer (ABC) | 30 OPS | Iowa State University, Ames, Iowa, USA |
| 1942 | TRE Heath Robinson | 200 OPS | Bletchley Park, England |
| 1943 | TRE Colossus | 5 kOPS | Bletchley Park, England |
| 1946-1948 | U. of Pennsylvania ENIAC | 50 kOPS | Aberdeen Proving Ground, Maryland, USA |
| 1954 | IBM NORC | 67 kOPS | U.S. Naval Proving Ground, Dahlgren, Virginia, USA |
| 1956 | MIT TX-0 | 83 kOPS | Massachusetts Inst. of Technology, Lexington, Massachusetts, USA |
| 1958 | IBM SAGE | 400 kOPS | 23 U.S. Air Force sites in North America |
| 1960 | UNIVAC LARC | 500 kFLOPS | Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA |
| 1961 | IBM 7030 «Stretch» | 1.2 MFLOPS | Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA |
| 1964 | CDC 6600 | 3 MFLOPS | Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA |
| 1969 | CDC 7600 | 36 MFLOPS | Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA |
| 1974 | CDC STAR-100 | 100 MFLOPS | Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA |
| 1975 | Burroughs ILLIAC IV | 150 MFLOPS | NASA Ames Research Center, California, USA |
| 1976 | Cray-1 | 250 MFLOPS | Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA (80+ sold worldwide) |
| 1981 | CDC Cyber 205 | 400 MFLOPS (numerous sites worldwide) | |
| 1983 | Cray X-MP/4 | 941 MFLOPS | Los Alamos Nat. Lab.; Lawrence Livermore Nat. Lab.; Battelle; Boeing |
| 1984 | M-13 | 2.4 GFLOPS | Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moscow, USSR |
| 1985 | Cray-2/8 | 3.9 GFLOPS | Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA |
| 1989 | ETA10-G/8 | 10.3 GFLOPS | Florida State University, Florida, USA |
| 1990 | NEC SX-3/44R | 23.2 GFLOPS | NEC Fuchu Plant, Fuchu, Japan |
| 1993 | Thinking Machines CM-5/1024 | 59.70 GFLOPS | Los Alamos National Laboratory; National Security Agency |
| 1993 | Fujitsu Numerical Wind Tunnel | 124.50 GFLOPS | National Aerospace Lab, Japan |
| 1993 | Intel XP/S140 | 143.40 GFLOPS | Sandia National Labs, USA |
| 1994 | Fujitsu Numerical Wind Tunnel | 170.40 GFLOPS | National Aerospace Lab, Japan |
| 1996 | Hitachi SR2201/1024 | 220.4 GFLOPS | University of Tokyo, Japan |
| 1996 | Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048 | 368.2 GFLOPS | Center for Computational Physics, University of Tsukuba, Tsukuba, Japan |
| 1997 | Intel ASCI Red/9152 | 1.338 TFLOPS | Sandia National Labs, Albuquerque, USA |
| 1999 | Intel ASCI Red/9632 | 2.3796 TFLOPS | Sandia National Labs, Albuquerque, USA |
| 2000 | IBM ASCI White | 7.226 TFLOPS | Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA |
| 2001 | SGI Origin 3800 | 614 GFLOPS | NOTUR, Trondheim, Norge |
| 2002 | NEC Earth Simulator | 35.86 TFLOPS | Earth Simulator Center, Japan |
| 2004 | IBM Blue Gene/L (32,768) | 70.72 TFLOPS | DOE/IBM, USA |
| 2005 | IBM Blue Gene/L (65,536) | 136.8 TFLOPS | DOE/NNSA/LLNL, USA |
| 2005 | IBM Blue Gene/L (131,072) | 280.6 TFLOPS | DOE/NNSA/LLNL, USA |
| 2007 | IBM Blue Gene/L (212,992) | 478.2 TFLOPS | DOE/NNSA/LLNL, USA |
| 2010 | Tianhe-1A | 2566,0 TFLOPS | National Supercomputing Center i Tianjin, Kina |
| 2011 | K Computer | 8.162 PFLOPS | RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) in Kobe, Japan |
| 2012 | Titan - Cray XK7 | 17.590 PFLOPS | Oak Ridge National Laboratory, USA |
| 2013 | Tianhe-2A | 33.12 PFLOPS | National super computer center, Guanzhou, China |
| 2016 | Sunway TaihuLight | 93.014 PFLOPS | National super computer center, Wuxi, China |
| 2018 | Summit - IBM power system AC922 | 143.5 PFLOPS | DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory, USA |
| 2020 | Fugaku - A64FX | 442 PFLOPS | RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) in Kobe, Japan |
Den raskeste superdatamaskinen
[rediger | rediger kilde]Standard-testen for regnekraft i superdatamaskiner kalles «Linpack». Hvert kvartal utgir Top500-prosjektet en liste over verdens raskeste datamaskiner, beregnet etter ytelse på «Linpack»-testen. Listen kan hentes på Top500 nettstedet.
Regnekraft
[rediger | rediger kilde]Regnekraften i superdatamaskiner oppgis som FLOPS, av det engelske uttrykket Floating Point Operations Per Second (flyttallsoperasjoner per sekund). En kraftig hjemmedatamaskin ytte i 2022 omtrent 100[4] Giga FLOPS (GFlops), dvs. 100 milliarder FLOPS.
Per februar 2022 var verdens raskeste datamaskin Fugaku[5] som har oppnådd en maksimumsytelse på 442 Petaflops, dvs. 442 millioner milliarder FLOPS. For å illustrere hvor raskt utviklingen går så kan det nevnes at dette er nesten tusen ganger så kraftig som maskinen som toppet listen i 2007, en IBM Blue Gene/L[6] som oppnådde 478 TeraFLOPS (TFlops).
Superdatamaskiner i Norge
[rediger | rediger kilde]Norge har superdatamaskiner på nasjonalt nivå, anskaffet og eiet av Sigma2, et selskap opprettet av Norges forskningsråd og de fire eldste universitetene Universitetet i Bergen, Universitetet i Oslo, Universitetet i Tromsø – Norges arktiske universitet og Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. Drift og tjenestetilbud er organisert i samarbeid mellom Sigma2 og de samme universitetene, også kalt Norwegian research infrastructure services(NRIS).
For øyeblikket (2022) er Betzy[7] lokalisert ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Norges raskeste akademiske datamaskin. Den er en superdatamaskin med 1.344 noder (172.032 prosessorkjerner) og en teoretisk ytelse på 6.2 PetaFlops. Betzy er designet for høyparallellitet med Infiniband HDR 100 nettverkskoblinger i en Dragonfly+ topologi, og hvor 95% av komponentene i maskinen er vannkjølt for gjenbruk av energien på Ntnu. Betzy hadde 55[8] plass på TOP500 listen i juni 2020.
Sigma2 opererer gjennom NRIS også maskinen Fram[9], lokalisert ved Universitetet i Tromsø – Norges arktiske universitet, med 1006 noder (32.256 prosessorkjerner) og 1.1 PetaFlops/s ytelse, samt Saga [10] som også er lokalisert ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet med 364 noder (16.064 prosessorkjerner) som yter 645 TeraFlops.
Alle disse supercomputerne har GNU/Linux som operativsystem og bruker Slurm Workload Manager køsystem for å organisere og distribuere jobber på maskinene. En maskin ved Statoil innehar nr. 322 på TOP500 listen fra november 2007, med en Linpack rating på 7495 GFlops.
Operativsystemer på Superdatamaskiner
[rediger | rediger kilde]Pr november 2022 var Linux det suverent mest brukte operativsystemet på verdens superdatamaskiner hvor alle 500 maskinene på Top500 listen hadde Linux.[11]
Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ Blasio, Birgitte Freiesleben De; White, Richard Aubrey; Palomares, Alfonso Diz-Lois; Grøneng, Gry Marysol; Lindstrøm, Jonas Christoffer; Osnes, Magnus Nygård; Ruscio, Francesco Di; Kristoffersen, Anja Bråthen; Rø, Gunnar Øyvind Isaksson. «Koronavirus-modellering ved FHI». Folkehelseinstituttet (på norsk). Besøkt 17. februar 2022.
- ^ «Arkivert kopi» (PDF). Arkivert fra originalen (PDF) 17. februar 2022. Besøkt 17. februar 2022.
- ^ Roser, Max; Ritchie, Hannah (11. mai 2013). «Technological Progress». Our World in Data. Besøkt 17. februar 2022.
- ^ «CPU performance». setiathome.berkeley.edu. Besøkt 17. februar 2022.
- ^ «November 2021 | TOP500». www.top500.org. Besøkt 16. februar 2022.
- ^ «Highlights - November 2007 | TOP500». www.top500.org. Besøkt 16. februar 2022.
- ^ «Betzy — Sigma2 documentation». documentation.sigma2.no. Besøkt 16. februar 2022.
- ^ «TOP500 List - June 2020 | TOP500». www.top500.org. Besøkt 16. februar 2022.
- ^ «Fram — Sigma2 documentation». documentation.sigma2.no. Besøkt 17. februar 2022.
- ^ «Saga — Sigma2 documentation». documentation.sigma2.no. Besøkt 17. februar 2022.
- ^ «List Statistics | TOP500». www.top500.org. Besøkt 17. februar 2022.
Kilder
[rediger | rediger kilde]- Utdrag oversatt fra InfoWebLinks
Eksterne lenker
[rediger | rediger kilde]- Computer Hall of Fame – ledende aktører og personer
- Buzzle.com Detaljert om superdatamaskinens historie
- UCLA sitt superdatamaskinprosjekt
- NOTUR hjemmesider Arkivert 4. januar 2006 hos Wayback Machine.
- Top500 liste over superdatamaskiner