Süper bilgisayar

Süper bilgisayar basit olarak; yoğun paralel işlemciler, yüksek başarımlı vektör işlemciler ve öbek bilgisayarların oluşturduğu sistem (her bileşen olmak zorunda değil) olarak tanımlanabilir. Süper bilgisayarlar bilimde, deney ve hesaplamayı birleştiren hesaplamalı bilim gibi yeni metodolojilerin oluşmasını sağlamıştır. Günümüzde süper bilgisayarlar saniyede yüzlerce trilyon işlem yapar hale gelmiştir. Örneğin, dünyanın en hızlı süper bilgisayarı saniyede 136,8 trilyon kalıcı işlemle Amerika'da Lawrance Livermore National Laboratuvary isimli ulusal laburatuarın kullanımındadır (teorik sınır bu rakamın üzerinde olup adı geçen makine için saniyede 183,5 trilyon işlemdir) Süper bilgisayarlar ilk defa 1960'larda Seymour Cray tarafından Control Data Corporation'da tasarlandı.

Tarihçe

1950'li yılların başında, bir bilgisayar eşzamanlı olarak birden fazla program çalıştıramıyordu. Her kullanıcı, bilgisayarı yalnız bir kere kullanma hakkına sahipti ve kendisine ayrılmış belirli bir sürede kullanacağı program ve delikli kâğıttan kartlar ile bir bant şeritle birlikte bilgisayarı kullanması gerekiyordu. Program makinaya yüklenir ve program sonlandırılana veya çökene kadar çalışacak şekilde ayarlanırdı. Programların hata denetimi makinanın önündeki elektrik şalterleri ve panel ışıklarıyla yapılırdı.

Günümüzde, süper bilgisayarlar genellikle özel olarak Cray, IBM gibi geleneksel firmalar tarafından üretilmektedir. 2013 Haziran'dan beri, Çin'de bulunan Tianhe-2 adlı süper bilgisayar dünyadaki en hızlı süper bilgisayardır. Bu bilgisayar 3 milyon 120 bin çekirdeğe sahip olup saniyede 33.86 katrilyon işlem yapabilmektedir. Bunun için 17.808 kW elektrik gücüne ihtiyaç duymaktadır.^[2]

Türkiye'nin ilk süper bilgisayarı İstanbul Teknik Üniversitesi'nde bulunmaktadır.

Kullanım Alanı ve Mainframe ile arasındaki Fark

Büyük bilimsel çalışmalarda, nükleer enerji araştırmalarında, hareketli animasyonlarda, akışkanların karakteristiklerini hesaplamada ve meteoroloji gibi alanlarda gereken hesaplamalar için kullanılır. Mainframe ile arasındaki fark süper bilgisayarlar işlemci gücüne dayalı tek bir çalışmaya has iken mainframe çoklu kullanıcı yapıya sahiptir.

Yazılım ve donanım mimarileri

Yalnızca süper bilgisayarlarda kullanılmak üzere bazı teknolojiler geliştirilmiştir. Vektör işleme, sıvı soğutma, nonuniform bellek erişimi, paralel dosya sistemleri bu teknolojilerden bazılarıdır.

İşletim sistemi

Süper bilgisayarlarda en çok kullanılan işletim sistemi Linux'tur. 1980'lerin ortalarına kadar, süper bilgisayarlar genellikle komut kümesi uyumluluğunu ve şifre taşınılabilirliğini performansı için göz ardı etti. Birçok parça için, süper bilgisayarlar bu zamana kadar çok farklı işletim sistemlerine sahipti. Cray-1 genel olarak bilinmeyen en az 6 farklı özel işletim sistemine sahipti. Benzer şekilde, farklı ve uyumsuz vektörleştirme ve paralelleştirme derleyicileri Fortran için de mevcuttu. Bu eğilim bilgisayar sistemlerinin benimsenmesi ve Cray-1 ve Cray X-MP arasındaki ilk komut kümesi uyumluluğu olmasaydı Cray's Unicos veya Linux gibi ETA-10 ile devam edecekti.

Süper bilgisayarlarda çok büyük oranda bir Linux sürümü kullanılır.^[3]

En hızlı süper bilgisayar sistemi

2021 yılından itibaren RIKENde bulunan itibaren ARM mimarili Japon Fugaku, Amerikan Summiti geçerek TOP500 listesinde birinciliği almıştır. 150.000'i aşkın Fujitsu A64FX işlemciye sahiptir ve 28,3 MW'lık bir güç tüketimine sahiptir. Projenin yaklaşık maliyeti 1 milyar amerikan dolarıdır.^[4]

Günümüzdeki Süper Bilgisayarlar

IBM Roadrunner - LANL

En hızlı 500 süper bilgisayarın MİB mimarileri.

Bir BlueGene/L kabini

Yıl	Süper bilgisayar	En yüksek hız (Rmax)	Yer
1938	Zuse Z1	1 OPS	Konrad Zuse, Berlin, Almanya
1941	Zuse Z3	20 OPS	Konrad Zuse, Berlin, Almanya
1943	Colossus 1	5 kOPS	Post Office Research Station, Bletchley Park, UK
1944	Colossus 2 (Single Processor)	25 kOPS	Post Office Research Station, Bletchley Park, UK
1946	Colossus 2 (Parallel Processor)	50 kOPS	Post Office Research Station, Bletchley Park, UK
1946	UPenn ENIAC (before 1948 modifications)	5 kOPS	Department of War Aberdeen Proving Ground, Maryland, ABD
1954	IBM NORC	67 kOPS	Department of Defense U.S. Naval Proving Ground, Dahlgren, Virginia, ABD
1956	MIT TX-0	83 kOPS	Massachusetts Inst. of Technology, Lexington, Massachusetts, ABD
1958	IBM AN/FSQ-7	400 kOPS	25 U.S. Air Force sites across the continental USA and 1 site in Kanada (52 computers)
1960	UNIVAC LARC	250 kFLOPS	Atomic Energy Commission (AEC) Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
1961	IBM 7030 "Stretch"	1.2 MFLOPS	AEC-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD
1964	CDC 6600	3 MFLOPS	AEC-Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
1969	CDC 7600	36 MFLOPS
1974	CDC STAR-100	100 MFLOPS
1975	Burroughs ILLIAC IV	150 MFLOPS	NASA Ames Research Center, Kaliforniya, ABD
1976	Cray-1	250 MFLOPS	Energy Research and Development Administration (ERDA) Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD (80 sold worldwide)
1981	CDC Cyber 205	400 MFLOPS	(~40 systems worldwide)
1983	Cray X-MP/4	941 MFLOPS	U.S. Department of Energy (DoE) Los Alamos National Laboratory; Lawrence Livermore National Laboratory; Battelle; Boeing
1984	M-13	2.4 GFLOPS	Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moskova, USSR
1985	Cray-2/8	3.9 GFLOPS	DoE-Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
1989	ETA10-G/8	10.3 GFLOPS	Florida State University, Florida, ABD
1990	NEC SX-3/44R	23.2 GFLOPS	NEC Fuchu Plant, Fuchū, Tokyo, Japonya
1993	Thinking Machines CM-5/1024	59.7 GFLOPS	DoE-Los Alamos National Laboratory; National Security Agency
	Fujitsu Numerical Wind Tunnel	124.50 GFLOPS	National Aerospace Laboratory, Tokyo, Japonya
	Intel Paragon XP/S 140	143.40 GFLOPS	DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, ABD
1994	Fujitsu Numerical Wind Tunnel	170.40 GFLOPS	National Aerospace Laboratory, Tokyo, Japonya
1996	Hitachi SR2201/1024	220.4 GFLOPS	University of Tokyo, Japonya
1996	Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048	368.2 GFLOPS	Center for Computational Physics, University of Tsukuba, Tsukuba, Japonya
1997	Intel ASCI Red/9152	1.338 TFLOPS	DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, ABD
1999	Intel ASCI Red/9632	2.3796 TFLOPS	DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, ABD
2000	IBM ASCI White	7.226 TFLOPS	DoE-Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
2002	NEC Earth Simulator	35.86 TFLOPS	Earth Simulator Center, Yokohama, Japonya
2004	IBM Blue Gene/L	70.72 TFLOPS	DoE/IBM Rochester, Minnesota, ABD
2005		136.8 TFLOPS	DoE/U.S. National Nuclear Security Administration, Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
2005		280.6 TFLOPS
2007		478.2 TFLOPS
2008	IBM Roadrunner	1.026 PFLOPS	DoE-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD
2008	IBM Roadrunner	1.105 PFLOPS	DoE-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD
2009	Cray Jaguar	1.759 PFLOPS	DoE-Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, ABD
2010	Tianjin - 1A	2.566 TFLOPS	National Supercomputing Center, Tianjin, China
2011	K Computer	10.510 TFLOPS	RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS), Japan
2012	Titan	17.590 TFLOPS	DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory, United States
2013	Tianhe-2	33.862 TFLOPS	National Super Computer Center, Guangzhou, China
2014	Tianhe-2	33.862 TFLOPS	National Super Computer Center, Guangzhou, China

Türkiye'de süper bilgisayarlar

Türkiye'de bu alanda İTÜ UYBHM ve Harran Üniversitesi HarranHPC 25 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. tarafından çalışmalar yapmaktadır.^[5] Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi Projesi’nde yer alan süper bilgisayarlar, birçok işlemciden oluşmakta ve saniyede trilyonlarca işlem yapabilmektedir. Kamu kaynakları (DPT) ile gerçekleştirilen bu projeler sayesinde, akademik ve endüstriyel araştırmalara hesaplama gücü sunmanın ötesinde bu alanda uzman insan kaynağı ve bilgi birikiminin sağlanması, yüksek başarımlı bilişim uygulamaları için bir sinerji merkezi oluşturulması sağlanmaktadır.

İTÜ UYBHM'nin de katkısı ile TÜBİTAK ULAKBİM bünyesinde TR-GRID adlı bir süper bilgisayar girişimi daha başlatılmıştır.

Ayrıca bakınız

İTÜ Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi
HarranHPC Harran Üniversitesi Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi 25 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Bilgisayar
Kişisel bilgisayar
Linux

Dış bağlantılar

En hızlı 500 süper bilgisayar12 Aralık 1998 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
İTÜ Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi

Kaynakça

^ "IBM Blue gene announcement". 15 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ağustos 2018.
^ "Haziran 2013 Top500". 14 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2014.
^ "Top500 OS chart". 5 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Eylül 2010.
^ "NOVEMBER 2020". 2020. 11 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi.
^ "Arşivlenmiş kopya". 15 Ekim 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Eylül 2010.

Wikimedia Commons'ta Süper bilgisayar ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

[1] "IBM Blue gene announcement". 15 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ağustos 2018.

[2] "Haziran 2013 Top500". 14 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2014.

[Top500_OS_list-3] "Top500 OS chart". 5 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Eylül 2010.

[4] "NOVEMBER 2020". 2020. 11 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi.

[5] "Arşivlenmiş kopya". 15 Ekim 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Eylül 2010.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]