10 najhitrejših superračunalnikov na svetu

Izjemno zmogljivi računalniki so superračunalniki, ki zahtevajo drugačno opredelitev zmogljivosti. V ta namen govorimo o operacijah s plavajočo vejico na sekundo oziroma FLOPS, medtem ko se za druge računalnike uporablja enota MIPS oziroma milijon navodil na sekundo.

Če bi bili človeški možgani računalnik, bi lahko opravili kar 38 bilijonov operacij na sekundo – to je 500-krat več kot najhitrejši superračunalnik na svetu!

Že od leta 1993 so dostopni podatki o zmogljivosti najboljših superračunalnikov na svetu. Oblikujemo lahko seznam najboljših desetih superračunalnikov v letih 2018 in 2019.

10: K Computer (Japonska)

Superračunalnik K Computer je izdelal proizvajalec Fujitsu za japonski raziskovalni inštitut za računalniško znanost AICS. Junija 2011 je ta računalnik postal najhitrejši superračunalnik na svetu, a je do novembra 2017 zdrsnil na deseto mesto na lestvici.

K Computer je najhitrejši superračunalnik s Sparc procesorji na tem seznamu – uporablja 88.128 SPARC64 VIIIfx osemjedrnih procesorjev, ki tečejo na 2 GHz in ponujajo skupno 705.024 jeder. Zmore ohranjati zmogljivost do 10,51 petaflops in dosega maksimalno zmogljivost 11,28 petaflops.

Čeprav je bil svoj čas najhitrejši superračunalnik na svetu, je K Computer na vsaj enem področju bistveno manj prepričljiv. Glede na porabo električne energije je najmanj učinkovit oziroma varčen računalnik na tem seznamu, saj ponuja vsega 0,83 gigaflops na vat.

9: Oakforest-PACS (Japonska)

Oakforest-PACS je bil izdelan za japonsko središče za napredno visokozmogljivostno računalništvo. Tudi v tem primeru je računalnik izdelal proizvajalec Fujitsu, temelji pa na grozdu naprav Fujitsu Primergy CX1640, ki jih povezuje Intel Omni-Path. Oakforest-PACS se je v novembru 2016 zavihtel na šesto mesto med najhitrejšimi superračunalniki na svetu, a je že naslednje leto zdrsnil na deveto mesto.

Ima 8.178 Intel Xeon Phi 7250 procesorjev, ki ponujajo skupno 556.104 jeder. Dosegajo stabilno zmogljivost do 13,55 petaflops in maksimalno zmogljivost do 24,91 petaflops.

Oakforest-PACS je precej učinkovit pri porabi električne energije, saj ponudi 4,986 gigaflops na porabljen vat.

8: Cori (ZDA)

Cori je superračunalnik proizvajalca Cray, ki je bil nekdaj kar sinonim za superračunalnike. Ta naprava je bila izdelana za ameriško ministrstvo za energijo, deluje pa v laboratoriju Lawrence Berkeley National Laboratory. Cori se je na lestvico najhitrejših superračunalnikov uvrstil novembra 2016, ko je zasedel mesto višje od japonskega Oakforest-PACS, nato pa je družno zdrsnil na trenutno osmo mesto.

Še ena podobnost z računalnikom Oakforest-PACS je Intel Xeon Phi procesor. Cori ima 9.152 procesorjev in skupaj 622.336 jeder, kar ponuja zmogljivost 14,01 petaflops, izjemoma pa vse do 27,88 petaflops.

Ne bi si mislili, da bo superračunalnik ministrstva za energijo posebej potraten, a Cori vsekakor ponuja slabši izkoristek od svojega japonskega rivala – zmore namreč zagotoviti skromnih 3,558 gigaflops na vat.

7: Trinity (ZDA)

Cray je izdelal superračunalnik Trinity za ameriško ministrstvo za energijo, ki to napravo uporablja v laboratoriju Los Alamos National Laboratory. Leta 2017 je bil računalnik nadgrajen in je pridobil nekaj mest na seznamu najboljših superračunalnikov sveta.

Na lestvico se je sprva uvrstil kot šesti leta 2015, ko je bil opremljen z 18.816 16-jedrnimi procesorji Intel Xeon E5, nato je v dveh letih zdrsnil na deseto mesto.

Z vgradnjo 9.984 68-jedrnih procesorjev Intel Xeon Phi je novembra 2017 spet dosegel sedmo mesto na lestvici. Z nadgradnjo ponuja skupno 979.968 jeder in vzdržuje 14,14 petaflops oziroma dosega maksimalno zmogljivost 43,90 petaflops. Ima tudi nekoliko boljši izkoristek v primerjavi s kolegom po imenu Cori, saj ponuja 3,678 gigaflops na vat.

6: Sequoia (ZDA)

Leta 2012 je bil Sequoia najzmogljivejši superračunalnik na svetu, od takrat pa vztrajno drsi po lestvici navzdol. Novembra 2017 je pristal na šestem mestu.

Tako kot Cori in Trinity tudi Sequoia pripada ameriškemu ministrstvu za energijo, deluje pa v laboratoriju Lawrence Livermore National Laboratory.

Za razliko od omenjenih kolegov pa ima Sequoia drugega proizvajalca, in sicer IBM, ki je vgradil svoje 16-jedrne procesorje Power BQC z lastnimi povezavami. Ima 98.304 procesorjev in skupno 1.572.864 jeder, vsakemu pripada še 1 gigabajt delovnega pomnilnika RAM.

Superračunalnik s to strojno opremo vzdržuje 17,17 petaflops zmogljivosti, na vrhuncu pa lahko doseže 20,13 petaflops. Sequoia pa ni posebej prepričljiv pri svoji varčnosti, saj za vat električne energije opravi le 2,177 gigaflops dela.

5: Titan (ZDA)

Titan je bil tisti računalnik, ki je z vrha lestvice najhitrejših izrinil superračunalnik Sequoia konec leta 2012. Do leta 2017 pa je tudi sam zdrsnil nekaj mest in pristal na petem mestu.

Vseeno je najzmogljivejši superračunalnik v lasti ameriškega ministrstva za energijo, deluje v laboratoriju Oak Ridge National Laboratory.

Tako kot Cori in Trinity je tudi Titan nastal pod budnim nadzorom podjetja Cray, ima pa za razliko od omenjenih kolegov vgrajene 16-jedrne procesorje AMD Opteron 6274 z Nvidia Tesla pospeševalci. Združuje 560.640 jeder in zmore opravljati 17,59 petaflops oziroma 27,11 petaflops pri maksimalni zmogljivosti.

S svojo učinkovitostjo se kombinacija Opteron-Tesla primerja z IBM čipovjem Power BQC, ponuja namreč 2,143 gigaflops na vat.

4: Gyoukou (Japonska)

Gyoukou je superračunalnik japonske agencije za morske in zemeljske znanosti in tehnologijo. Je naslednik superračunalnika Earth Simulator, na lestvico najhitrejših je vstopil na 69. mestu junija 2017.

Z nadgradnjo z milijoni pospeševalnih jeder pa je uspel Gyoukou splezati vse do četrtega mesta ob koncu leta 2017.

Temelji na 1.250 16-jedrskih Intel Xeon procesorjih, povezanih z Infiniband EDR. Združuje 19.840.000 jeder s Pezy-SC2 pospeševalci.

Gyoukou lahko vzdržuje delovanje z zmogljivostjo 19,14 petaflops, z maksimalno zmogljivostjo pa doseže 28,19 petaflops.

Najbolj prepričljiv pa je Gyoukou s svojo varčnostjo, saj ponuja kar 14,17 gigaflops na vat, kar je skoraj dvakrat toliko kot konkurenčni računalniki.

3: Piz Daint (Švica)

PIZ Daint se že od prve uvrstitve na lestvico najhitrejših superračunalnikov vztrajno vzpenja po mestih navzgor. Začel je na 114. mestu s 1.504 Intel Xeon E5-2670 procesorji.

Švicarski državni superračunalniški center je v sodelovanju s proizvajalcem Cray od takrat napravo večkrat nadgradil. Po šestih mesecih so potrojili število procesorjev in zasedli 42. mesto, z uporabo pospeševalcev Nvidia K20x pa so v naslednjih šestih mesecih skočili kar na šesto mesto.

Leta 2016 je Cray procesorje Xeon zamenjal z novejšimi modeli, E5-2690v3, ki imajo 12 jeder namesto osem, kolikor jih ponuja model 2670. Nadgradili so tudi Nvidia K20x pospeševalce, ki so jih nadomestili z novejšimi modeli Tesla P100. Ta nadgradnja je uvrstila Piz Daint na tretje mesto, kjer je superračunalnik dočakal konec leta 2017.

S 361.760 jedri ponuja Piz Daint stabilno zmogljivost 19,59 petaflops in maksimalno zmogljivost 25,33 petaflops.

Z izkoristkom 8,622 gigaflops na vat se sicer ne more kosati z varčnim superračunalnikom Gyoukou, prekosi pa vse druge računalnike na prvih 10 mestih.

2: Tianhe-2 (MilkyWay-2) (Kitajska)

Tianhe-2 (MilkyWay-2) v kitajskem državnem superračunalniškem centru v Guangzhouju je bil med leti 2013 in 2016 najhitrejši superračunalnik na svetu, nato pa ga je s prestola vrgel drug kitajski predstavnik, tako da se mora ob koncu leta 2017 sprijazniti z drugim mestom.

Vsebuje kombinacijo procesorjev Intel Xeon E5-2692v2 in Intel Xeon Phi 31S1P, ki ponujajo skupno 3.120.000 jeder in 1 petabajt delovnega pomnilnika RAM.

Tianhe-2 lahko deluje pri zmogljivosti 33,86, teoretično pa lahko doseže vse do 54,90 petaflops.

S skromnim izkoristkom električne energije, le 1,902 gigaflops na vat, pa izdaja, da gre za dokaj star superračunalnik, izdelan je bil že leta 2013.

1: Sunway Taihulight (Kitajska)

Četrtič zapored je Sunway Taihulight na vrhu lestvice superračunalnikov Top500, ki se osvežuje dvakrat letno. Izdelan v kitajskem državnem superračunalniškem centru Wixi je Sunway na lestvico vstopil junija 2016. Nima pospeševalnega čipovja, deluje le s pomočjo 40.960 procesorjev Sunway 26010, vsak ima 260 jeder. Skupno zmorejo procesorji vzdrževati 93,01 petaflops, ob maksimalni zmogljivosti pa bi lahko dosegli kar 125.44 petaflops!