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.

En av de mest berømte superdatamaskinene er Cray-1 utviklet i 1976. Dette eksemplaret er utstilt i Lausanne, Sveits

BrukRediger

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].

HistorieRediger

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

Tidslinje
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 superdatamaskinenRediger

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.

RegnekraftRediger

Regnekraften i superdatamaskiner oppgies 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 NorgeRediger

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).

 
Norwegian national supercomputer Betzy

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 SuperdatamaskinerRediger

Pr november 2022 var Linux det suverent mest brukte operativsystemet på verdens superdatamaskiner hvor alle 500 maskinene på Top500 listen hadde Linux.[11]

ReferanserRediger

  1. ^ 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 (norsk). Besøkt 17. februar 2022. 
  2. ^ https://www.sigma2.no/sites/default/files/2021-04/Sigma2_Annual_Report_2020_web.pdf
  3. ^ Roser, Max; Ritchie, Hannah (11. mai 2013). «Technological Progress». Our World in Data. Besøkt 17. februar 2022. 
  4. ^ «CPU performance». setiathome.berkeley.edu. Besøkt 17. februar 2022. 
  5. ^ «November 2021 | TOP500». www.top500.org. Besøkt 16. februar 2022. 
  6. ^ «Highlights - November 2007 | TOP500». www.top500.org. Besøkt 16. februar 2022. 
  7. ^ «Betzy — Sigma2 documentation». documentation.sigma2.no. Besøkt 16. februar 2022. 
  8. ^ «TOP500 List - June 2020 | TOP500». www.top500.org. Besøkt 16. februar 2022. 
  9. ^ «Fram — Sigma2 documentation». documentation.sigma2.no. Besøkt 17. februar 2022. 
  10. ^ «Saga — Sigma2 documentation». documentation.sigma2.no. Besøkt 17. februar 2022. 
  11. ^ «List Statistics | TOP500». www.top500.org. Besøkt 17. februar 2022. 

KilderRediger

Eksterne lenkerRediger