ابر کامپیوتر چطور کار می کند؟

ابر رایانه به رایانه هایی گفته می شود ،که در مقدار ظرفیت محاسباتی در واحد زمان در جهان پیشگام است.ابر رایانه ها که در دهه 1960 ساخته شد.امروزه ابر رایانه ها دستگاههایی هستند که کمپانی های مهمی مثل آی بی ام و اچ پی می سازند.اکثر سوپر رایانه ها محاسبات برداری را نیز انجام می دهند.هر ابر رایانه معمولا 14 تا 16 عدد پردازنده برداری دارد.

برنامه های نرم افزاری

برنامه های نرم افزاری تولید شده برای کار در این ابر رایانه ها شامل PVM,MPIابزارهای نرم افزارهای متن بازی از جمله Open mosix,warewufl,beowulfهستند که برای تولید ابر رایانه ها با تعداد سرور بالا مورد نیاز هستند .در علوم رایانه هنوز برنامه نویسی ساده برای سوپر رایانه ها صورت نگرفته وبرنامه های کاربردی این وسایل هزینه های بسیار بالایی دارند .

کاربرد ابر رایانه

این سوپر رایانه ها معمولا بای انجام محاسبات مهمی در زمینه فیزیک کوانتوم ،هواشناسی،تحقیقات آب وهوایی ،(اطلاعات راجبه گرم شدن زمین)مدل سازی های مولکولی (مانند پلیمرها وبلورها،ماکرومولکول های بیولوژیکی،ساختارها ومحتویات ترکیبات شیمایی)شبیه سازی های فیزیکی،(مانند تحقیقات هسته ای،شبیه سازی های هواپیما وخودرو ها )استفاده می شوند.این سوپر رایانه ها توانایی قابل توجهی برای حل مسایلی که هیچ رایانه دیگر قدرت آن را ندارد ،دارد وظرفیت محاسباتی بالایی در کمترین زمان را داراست.

تکنولوژی ابر رایانه ومشکلات موجود در ابر رایانه ها

این وسایل گرمای زیادی را در حین کارکرد تولید می کنند وخنک نمودن قطعات این ابر رایانه یک مشکل برای استفاده کنندگان این دستگاهها است.
در این دستگاهها سرعت انتقال داده در حد سرعت نور است وبیش از آن نمی تواند باشد.یک ابر رایانه با عرض چند متر باید تاخیر در انتقال داده در حد ده نانوثانیه باشد .برای همین موضوع طراحان تلاش کردند تا از کابل های کوتاه تری بین ابر رایانه ها استفاده نمایند وبرای همین شکل استوانه این وسایل ایجاد شد.
برای فرستادن پیام بین پردازنده ها حجم بسیار بالای اطلاعات را در زمان کوتاه پردازش ونتیجه را محاسبه می کنند.فناوری های تولید شده برای ابر رایانه ها شامل موارد زیر است:
1.پردازش برداری
2.خنک کنندگی مایع
3.دسترسی ناهمشکل به حافظه (numa)
4.دیسک های راه راه

ویژگی های ابر رایانه

ابر رایانه ها بر عکس کامپیوترهای معمولی دارای بیش از یک پردازشگر بوده وعملیات محاسباتی عملی ومنطقی را توالی انجام می دهند.
استفاده از پردازنده های پرقدرت برای انجام محاسبات سنگین ضروری است.بازیابی سریع داده ها ودستورالعمل ها برای انجام محاسبات با سرعت بالا در cpuاست.اکثر کامپیوترها از ظرفیت ذخیره سازی بسیار بزرگتر استفاده می کنند .
یک سوپر رایانه معمولی می تواند لیستی از میزان دستمزد ساعتی برای گروهی از کارگران کارخانه را با لیستی از ساعات کار اعضای آن گروه ضرب کند تا لیستی از سود آوری کسب شده توسط هر کارگر را محاسبه نماید.

واحد اندازه گیری ومحاسبات در ابر رایانه

ترافلاپ روشی برای محاسبه قدر تسخت افزاری رایانه بر حسب ظرفیت ریاضی است.یک ترافلاپ به ظرفیت پردازنده برای محاسبه یک تریلیون ممیز شناور در هر ثانیه می گویند.ممیز شناور همان اعداد حقیقی هستند و محاسبه ممیز شناور به هر نوع محاسباتی گویند که از اعداد حقیقی برای محاسبات استفاده می کنند.
ترافلاپ تعداد معادلات ریاضی که پردازنده می تواند در هر ثانیه پردازش نماید.دستگاههای مختلف ممکن است مقدار متفاوتی از فلاپس را داشته باشند.و بیان کننده قدرت پردازنده است.

ابر رایانه های جهان چه مشخصاتی دارند؟

ابر رایانه LASSEN

این ابر رایانه در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور،توسط IBM ساخته شده است.این دستگاه برای تحقیقات طراحی وساخته شده است.این دستگاه 795 نود،انویدیا (NVIDIA) وگرافیک 3.168 ودارای رم 253.440 می باشد.

SUPERMUC-NG

این مدل بزرگترین وقدرتمندترین ابر رایانه اتحادیه اروپا با فناوری شرکت های LENOVO و اینتل است که در سال 2019 ساخته وشروع به کار نموده.سرعت پردازنده این رایانه بزرگ 19.5 پتافلاپ است.

ابر کامپیوتر ABCI

این وسیله در رتبه برتر سوپر رایانه ها قرار گرفته ودر شرکت فوجیستو ساخته ومتعلق به سازمان فناوری ژاپن است.این دستگاه به عنوان یک منبع هوش مصنوعی مبتنی بر رایانش ابری طراحی شده ودر استفاده شرکت ها و سازمان های تحقیقاتی مهم قرار می گیرد.

ابر رایانه PIZ DAINT

این سوپر رایانه 25 پتافلاپ قدرت دارد.در مرکز ملی سوئیسی قرار گرفته و در زمینه تحقیقات گسترده فیزیک،ژئو فیزیک ،اقلیم شناسی وعلوم داده کاربرد دارد.

 FRONTERA

این دستگاه توسط شرکت DELLساخته شده.در دانشگاه تگزاس در بخش محاسبات پیشرفته کاربرد دارد.قدرت آن 23.5 پتافلاوب می باشد واین سوپر رایانه در رشته های اختر فیزیک،علم مواد،ژنومیک،الگوبرداری از لایه های طبیعی به کار برده می شود .

سوپر رایانه SUMMIT

امروزه این سوپر رایانه قدرتمندترین است که در آمریکا برای آزمایشگاه ملی اوک ریج ساخته شده است.وسعت این دستگاه معادل با دو زمین بسکتبال می باشد.در زمینه تولیدات وتحقیقات هوش مصنوعی از آن استفاده می شود.

کاربرد سوپر رایانه ها

آیا می دانید یک سازمان چرا به سیستمی با توان پردازشی پتافلاپ نیازمند است؟در برخی صنایع به دلیل گسترش زیاد وتحقیقات با حجم بالا نیاز به کامپیوترهایی با سرعت پردازش فوق سریع ایجاد شده است.

کاربرد سوپر رایانه در صنعت

جنرال الکتریک یکی از شرکت های پیشرو در صنعت هوافضا در همکاری با آزمایشگاه های شبیه سازی جت نیازمند استفاده از رایانه های قوی است.
دانشمندان در آزمایشگاهها برای توسعه تکنیکی وجمع آوری داده های مربوط به زیر دریایی ها استفاده می کنند.وبه کمک این توسعه ها که توسط ابر کامپیوترها ایجاد شده توانستند ذخایر نفتی در اطراف کشورهای اروپایی پیدا واز اتکا به کشورهای دیگر بی نیاز شوند.

یکی از کاربردهای مهم این رایانه ها در شرکت بوئینگ بود که با شبیه سازی پروازها توانستند نتایج بهتری در طراحی آیرودینامیکی به دست آورند.

در مراکز درمانی بزرگ مانند دانشگاه پزشکی کرنل به کمک ابر کامپیوترها مدلی از ویروس هپاتیت سی را طراحی وبرای آن راههای درمانی بسیاری یافتند .

در حال حاضر این دستگاهها در مراکز مختلف اطلاعات جمع آوری ومحاسبات را در حد بالا انجام ونتایج مهمی در تحقیقات در تمامی زمینه ها ارائه می دهند.

یک نمونه رو به پیشرفت صنعت ابر کامپیوترها ،تولید وساخت کامپیوترهای کوانتومی است.در این نمونه از رایانه ها به جای قطعات ترانزیستوری ،با ذرات اتمی سروکار دارند.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مقاله میکرو رایانه را مطالعه نمایید.

مقاله رایانه های کوانتومی نیز مقاله مفیدی است.