Supercomputer

Der er for få eller ingen kildehenvisninger i denne artikel, hvilket er et problem. Du kan hjælpe ved at angive troværdige kilder til de påstande, som fremføres i artiklen.

En supercomputer er en computer der overstiger alment tilgængelig computerkapacitet og derfor er blandt verdens bedste computere. Begrebet "Super Computing" blev først brugt af avisen New York World i en artikel fra 1929, og refererede til en stor specialbygget tabulatormaskine som IBM lavede til Columbia University.

Oversigt

IBM 7030 en supercomputer fra 1961

De supercomputere der blev introduceret i 1960'erne var primært designet af Seymour Cray ved Control Data Corporation (CDC), der også ledte markedet i 1970'erne indtil Seymour Cray forlod firmaet for at stifte sit eget firma, Cray Research. Han overtog efterfølgende markedet for supercomputere med sine nye designs mens han bevarede førersædet i fem år (1985-1990). Seymour Cray benyttede dog aldrig selv ordet supercomputer. I 1980'erne trådte en række mindre firmaer ind på markedet, men de fleste forsvandt i midt-1990'ernes krak af supercomputermarkedet. Efter år 2000 blev supercomputere typisk specialkonstrueret af "traditionelle" firmaer som IBM og HP, der købte mange af 1980'ernes firmaer for at vinde deres erfaring. Cray Inc. specialiserer sig stadig i konstruktionen af supercomputere.

Begrebet supercomputer er i større grad blevet en del af daglig tale. CDC's tidligere supercomputere var i virkeligheden bare hurtige skalarprocessorer, nogle op til ti gange kraftigere end computere tilbudt af andre firmaer. I 1970'erne var de fleste supercomputere dedikeret til at køre vektorprocessorer, og mange af de nye firmaer på markedet udviklede deres processorer til en lavere pris for at komme ind på markedet. I de tidlige 1980'ere sås supercomputere med et beskedent antal vektorprocessorer der arbejdede i parallel, ofte mellem 4 og 16. I de sene 1980'ere og i 1990'erne skiftede fokus fra vektorprocessorer til massive mængder af parallelle processorer med tusindvis af "almindelige" processorer, hvoraf nogle endda var deciderede hjemmecomputerprocessorer og hvor andre var bygget specielt til formålet. Senere blev paralleldesigns baseret på allerede fabrikerede RISC-processorer såsom PowerPC og PA-RISC almindelige, og de fleste moderne supercomputere er i dag højt optimerede computerclustre der benytter almindelige hjemmecomputerprocessorer (især grafikkort) kombineret med specialfabrikerede forbindelser imellem dem.

Supercomputere til alle formål

Der er tre hovedklasser af supercomputere til alle formål:

• Vektorprocessormaskiner tillader den samme (aritmetiske) operation at blive udført på store mængder data simultant.
• Tæt forbundne clustercomputere bruger specielt udviklede mellemled sådan at mange processorer og hukommelsen for hver computer i clusteret kan kommunikere, typisk i en NUMA-arkitektur. Processorer og netværkskomponenter bliver forarbejdet fra grunden op til den gældende supercomputer. De kraftigste supercomputere til alle formål benytter denne metode.
• Commodity-clustre bruger et stort antal billigere pc'er forbundet over et hurtigt lokalnet.

I nyere supercomputerdesign spiller Moore's lov og masseproduktionen af hjemmecomputere ind: en enkelt moderne hjemmecomputer er nu kraftigere end en 15 år gammel supercomputer, og mindst et par af de tricks der dengang gjorde at supercomputere var sine samtidige hjemmecomputere overlegne, er i dag blevet inkorporeret i hjemmecomputerne selv. Derudover er masseproducerede processorer billigere end hvis man skulle designe sin helt egen processor til specifikke formål.

Dertil er mange af de opgaver som påtages af supercomputer ofte meget smarte at parallelisere (hvilket essentielt betyder at dele programmet op i flere mindre dele som udføres samtidig), specielt til "grovkornede" opgaver hvor mængden af data der skal overføres mellem processorerne ikke er stor. Af denne grund kan det ofte betale sig at erstatte traditionelle supercomputere med clustre af almindelige computere designet til at arbejde som én stor computer.

Supercomputere til specielle formål

Supercomputere til specielle formål er high-performance computerenheder med en arkitektur designet til at løse et enkelt problem. Dette tillader specielt programmerede FPGA-chips og/eller VLSI-chips at arbejde meget hurtigere på bekostning af at kunne arbejde effektivt generelt. De er ofte benyttede til emner som astrofysik og kodebrydning.

Eksempler på specialdesignede supercomputere:

• Deep Blue, skakcomputer
• GRAPE, astrofysik
• Deep Crack, kodebryder for DES-algoritmen.

Verdens kraftigste supercomputere

IBM's Blue Gene/P supercomputer (2007)

Hvordan man måler deres kapacitet

En supercomputers kapacitet måles oftest i FLOPS, der betyder FLoating Point-Operationer Per Sekund, TFLOPS/teraFLOPS (10¹² FLOPS) eller PFLOPS/petaFLOPS (10¹⁵ FLOPS). Denne beregning er lavet på basis af en række benchmarks.

Verdens kraftigste supercomputere

Den 25. marts 2005 blev IBM's Blue Gene/L-prototype den kraftigste supercomputer med én installation der brugte i alt 65.536 processorer til at køre ved i alt 135,5 TFLOPS. Blue Gene/L-prototypen er en specialdesignet version af IBM's PowerPC-arkitektur. Prototypen blev udviklet ved IBM's faciliteter i Rochester, Minnesota, hvorimod produktionsversionen blev lanceret flere steder inklusiv Lawrence Livermore-nationallaboratoriet (LLNL). Den 28. oktober 2005 nåede selvsamme maskine 280,6 TFLOPS med nu 131.072 processorer. Det er forventet at LLNL's udgave vil nå i hvert fald 360 TFLOPS, og at en fremtidig udgave af den vil nå 0,5 PFLOPS. Før dette nåede en Blue Gene/L udstyret med 32.768 processorer syv timer vedvarende udregninger ved 70,7 TFLOPS. Den 1. november 2005 blev en Blue Gene/L nr. 1 på top500.org's liste over supercomputere. I juni 2006 nåede LLNL's 131.072-processormaskine en ny rekord i en vedvarende 207,3 TFLOPS.

Supercomputeren MDGRAPE-3, der blev færdiggjort i juni 2006, nåede 1 PFLOPS, men den kvalificerer sig meget muligt ikke som en supercomputer til alle formål eftersom dens specialdesignede hardware er optimeret til simulering af molekylers dynamik.

Den kinesiske supercomputer Tianhe-1A blev i oktober 2010 verdens hurtigste og kan præstere 2,5 petaflops, og i 2013 præsenterede kineserne en videreudvikling Tianhe-2 med en ydeevne på 33,86 petaflops (billiarder flops), som fortsat er verdens kraftigste i 2015.

Danske supercomputere

Vindmøllevirksomheden Vestas annoncerede juni 2011, at de havde taget en af verdens største computere i brug. Den beregner vejr og vind og er blevet døbt Firestorm. Firestorm var dengang Danmarks kraftigste computer og står i Randers. Og med sine 150 TFLOPS også den kraftigste i Skandinavien, og var estimeret til en placering som nr. 53 på verdensranglisten.

I oktober 2024 blev Danmarks største supercomputer Gefion (med 6 exaflops AI-fp8) indviet med særlig fokus på kunstig intelligens.

Kvasi-supercomputere

Nogle typer distribuerede beregninger for "pinligt parallelle" opgaver tager begrebet clustrede supercomputere til en ny ekstrem. Et eksempel er BOINC, der er en infrastruktur for distribueret udregning som udbyder mange forskellige projekter som SETI@home. Den 17. april 2006 nåede denne distribuerede computer en processorkraft på over 418,6 TFLOPS ved hjælp af over en million computere forbundet igennem Internettet. Den 16. maj 2005 nåede projektet Folding@home ifølge deres CPU-statistikside 195 TFLOPS.

GIMPS-projektet, der leder efter mersenneprimtal, søger med 20 TFLOPS.

Google's søgemaskine benytter et system med en kapacitet mellem 126 og 316 TFLOPS. Tristan Louis formoder at systemet består af mellem 32.000 og 79.000 dual 2 GHz Xeon-maskiner. The New York Times formoder at Googleplexet og dens serverfarm består af 450.000 servere.

Tidslinje for supercomputere

År	Supercomputer	Højeste kapacitet	Beliggenhed
1942	Atanasoff-Berry Computer (ABC)	30 OPS	Iowa State University, Ames, Iowa, USA
	Heath Robinson ved Telecommunications Research Establishment	200 OPS
1944	Flowers' Colossus	5 kOPS	Post Office Research Station, Dollis Hill
1946	University of Pennsylvanias ENIAC (før 1948- og senere ændringer)	50 kOPS	Aberdeen Proving Ground, Maryland, USA
1954	IBM NORC	67 kOPS	Naval Surface Warfare Center Dahlgren Division, Dahlgren, Virginia, USA
1956	MIT TX-0	83 kOPS	Massachusetts Institute of Technology, Lexington, Massachusetts, USA
1958	IBM SAGE	400 kOPS	25 steder i USA og ét i Canada, alle relateret til det amerikanske luftvåben (52 computere i alt)
1960	UNIVAC LARC	500 kFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory, Californien, USA
1961	IBM 7030 "Stretch"	1.2 MFLOPS	Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA
1964	CDC 6600	3 MFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory, Californien, USA
1969	CDC 7600	36 MFLOPS
1974	CDC STAR-100	100 MFLOPS
1975	Burroughs Corporations ILLIAC IV	150 MFLOPS	NASA Ames Research Center, Californien, USA
1976	Cray-1	250 MFLOPS	Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA (over 80 solgt verden over)
1981	CDC Cyber 205	400 MFLOPS	(mange steder verden over)
1983	Cray X-MP/4	941 MFLOPS	Los Alamos National Laboratory; Lawrence Livermore National Laboratory; Battelle Memorial Institute; Boeing
1984	M-13	2.4 GFLOPS	Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moskva, Rusland (dengang Sovjetunionen)
1985	Cray-2/8	3.9 GFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory, Californien, USA
1989	ETA10-G/8	10.3 GFLOPS	Florida State University, Florida, USA
1990	NEC SX-3/44R	23.2 GFLOPS	NEC Corporation Fuchu Plant, Fuchu, Japan
1993	Thinking Machines' CM-5/1024	65.5 GFLOPS	Los Alamos National Laboratory; National Security Agency
	Fujitsu Numerical Wind Tunnel	124.50 GFLOPS	National Aerospace Laboratory, Tokyo, Japan
	Intel Paragon XP/S 140	143.40 GFLOPS	Sandia National Laboratories, New Mexico, USA
1994	Fujitsu Numerical Wind Tunnel	170.40 GFLOPS	National Aerospace Laboratory, Tokyo, Japan
1996	Hitachi SR2201/1024	220.4 GFLOPS	University of Tokyo, 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 Laboratories, New Mexico, USA
1999	Intel ASCI Red/9632	2.3796 TFLOPS
2000	IBM ASCI White	7.226 TFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory, Californien, USA
2002	NEC Earth-simulator	35.86 TFLOPS	Earth Simulator Center, Yokohama-shi, Japan
2004	Silicon Graphics/SGI Projekt Columbia	42.7 TFLOPS	Projekt Columbia, NASA Advanced Supercomputing facility, USA
2004	IBM Blue Gene/L	70.72 TFLOPS	United States Department of Energy/IBM, USA
2005		136.8 TFLOPS	United States Department of Energy/United States National Nuclear Security Administration, Lawrence Livermore National Laboratory, Californien, USA
		280.6 TFLOPS
2008	JUGENE	167 TFLOPS	Jülich Supercomputing Centre, Tyskland

Kilder

Wikimedia Commons har medier relateret til: Supercomputer