رایانش سریع چیست؟
رایانش سریع (high performance computing) به توانایی پردازش داده‌ها و انجام محاسبات پیچیده در سرعت‌های بالا گفته می‌شود. به عبارتی، یک لپ‌تاپ یا دسکتاپ با پردازنده ۳ گیگاهرتزی قابلیت این را دارد که حدود ۳ میلیارد محاسبه در ثانیه انجام دهد. اگرچه این سرعت بسیار سریعتر از هر انسانی است که بتواند به آن دست یابد، اما در مقایسه با راه‌حل‌های HPC که می‌توانند کوادریلیون‌ها محاسبات را در ثانیه انجام دهند، کم‌رنگ است.
یکی از شناخته‌شده‌ترین انواع راه‌حل‌های HPC، ابررایانه است. یک ابررایانه شامل هزاران گره محاسباتی است که با هم کار می‌کنند تا یک یا چند کار را انجام دهند. به این عمل پردازش موازی می‌گویند. این شبیه به هزاران رایانه شخصی است که به یکدیگر متصل شده‌اند و با ترکیب قدرت محاسباتی خود کارها را سریعتر انجام می‌دهند.
نکته‌ای که باید به آن توجه شود این است که رایانه‌ها و تجهیزات مربوط به رایانش سریع قیمت بالا و دشواری‌های زیادی نیز دارند، بنابراین توصیه می‌شود از شرکت شبیه‌سازان امیرکبیر درخصوص اجاره تجهیزات مرتبط راهنمایی و کمک بگیرید.
HPC توانایی پردازش داده‌ها و انجام رایانش سریع است
چرا HPC مهم است؟
از طریق داده‌ها است که کشف‌های علمی قابل‌توجه و چشمگیری انجام می‌شود. همچنین داده‌ها به نوآوری‌های مربوط به بازی‌های رایانه‌ای و تغییرات آنها دامن می‌زنند و در نهایت کیفیت زندگی را برای میلیاردها نفر در سراسر جهان بهبود می‌دهند. رایانش سریع پایه و اساس پیشرفت‌های علمی، صنعتی و اجتماعی است.
همزمان با تکامل فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و تصویربرداری ۳ بعدی، اندازه و مقدار داده‌هایی که سازمان‌ها باید با آنها کار کنند، رشد تصاعدی پیدا کرده‌اند. برای بسیاری از اهداف از جمله پخش مستقیم یک رویداد ورزشی، ردیابی طوفان‌های در حال پیشروی، آزمایش محصولات جدید یا تجزیه و تحلیل روند سهام، توانایی پردازش داده‌ها در زمان واقعی (Real Time) بسیار مهم است.
برای پیش رفتن حتی یک گام جلوتر از رقبا، سازمان‌ها برای پردازش، ذخیره‌سازی و تجزیه و تحلیل مقادیر عظیم داده‌ها به زیرساخت‌های فناوری اطلاعات بسیار سریع و قابل اعتماد نیاز دارند.
شرکت‌های بزرگ استفاده‌های کلانی از HPC می‌کنند
HPC چگونه کار می‌کند؟
راه‌حل‌های HPC دارای سه جزء مولفه اصلی هستند:
- محاسبه کردن
- شبکه
- ذخیره‌سازی
برای ایجاد یک معماری برای رایانش سریع، سرورهای محاسباتی به صورت خوشه‌ای با هم یک شبکه را می‌سازند. برنامه‌ها و الگوریتم‌های نرم‌افزاری به صورت همزمان روی سرورهای موجود در خوشه اجرا می‌شوند. این خوشه برای ذخیره خروجی به یک شبکه ذخیره‌سازی داده متصل است. این اجزا با هم به روشی یکپارچه عمل می‌کنند تا مجموعه متنوعی از وظایف را انجام دهند.
برای کار با حداکثر عملکرد، هریک از اجزای سازنده باید با سایر اجزا همگام باشد. به‌عنوان مثال مولفه ذخیره‌سازی باید بتواند داده‌ها را از سرورهای محاسباتی به سرعت پردازش کند. به همین ترتیب اجزای شبکه باید بتوانند از انتقال سریع داده‌ها بین سرورهای محاسباتی و ذخیره اطلاعات پشتیبانی کنند. اگر یک جزء نتواند با مابقی هماهنگ شود عملکرد کل زیرساخت HPC آسیب می‌بیند.
محاسبات، شبکه و ذخیره‌سازی اجزای اصلی رایانش سریع هستند
خوشه HPC چیست؟
یک خوشه HPC از صدها یا هزاران سرور محاسباتی تشکیل شده است که بهم پیوسته‌اند. به هر سرور یک گره گفته می‌شود. گره‌ها در هر خوشه به طور موازی با هم کار می‌کنند و سرعت پردازش را افزایش می‌دهند تا رایانش سریع ارائه دهند.
موارد استفاده از HPC
از HPC برای دستیابی به اهداف متنوعی در صنایع مختلف استفاده می‌شود. مثال‌هایی از کاربرد آن در زیر ارائه شده است:
آزمایشگاه‌های تحقیقاتی. برای کمک به دانشمندان در یافتن منابع انرژی تجدیدپذیر، درک تکامل جهان، پیش‌بینی و ردیابی طوفان‌ها و ایجاد مواد جدید، HPC استفاده می‌شود.
رسانه و سرگرمی. برای ویرایش فیلم‌های سینمایی، ارائه جلوه‌های ویژه دلهره‌آور و پخش رویدادها و وقایع زنده در سراسر جهان از HPC استفاده می‌شود.
نفت و گاز. برای شناسایی دقیق محل حفاری چاه‌های جدید و کمک به تقویت چاه‌های موجود از HPC استفاده می‌شود.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین. برای کشف تقلب در کارت‌های اعتباری، ارائه پشتیبانی فنی و راهنمایی‌ها، آموزش وسایل نقلیه خودران و بهبود تکنیک‌های غربالگری سرطان از رایانش سریع استفاده می‌شود.
خدمات مالی. برای ردیابی روند سهام در زمان واقعی و تجارت خودکار HPC مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تولید. برای طراحی محصولات جدید، شبیه‌سازی سناریوهای آزمایش از HPC استفاده می‌شوند تا این اطمینان به دست آید که قطعات در انبار نگه داشته می‌شوند تا خطوط تولید متوقف نشوند.
پزشکی. برای کمک به پیشرفت درمان بیماری‌هایی مانند دیابت و سرطان و امکان تشخیص سریعتر و دقیق‌تر بیمار از HPC استفاده می‌شود.
رایانش ابری HPC را متحول خواهد کرد
نتیجه‌گیری
رایانش سریع به‌طور کلی به عمل تجمیع قدرت محاسباتی به روشی اشاره دارد که عملکردی بسیار بالاتر از آنچه که می‌توان از یک رایانه رومیزی انتظار داشت، ارائه می‌دهد تا بتواند مشکلات بزرگ علمی، مهندسی یا تجارت را حل کند.
علی‌رغم کاربردهایی که آن نوع محاسبات دارد، خرید تجهیزات مرتبط در بسیاری مواقع برای شرکت‌ها کاری راحت و مقرون به صرفه نیست. بنابراین خیلی از شرکت‌ها به جای خرید اقدام به کرایه این تجهیزات و امکانات می‌کنند. شرکت شبیه‌سازان امیرکبیر از شرکت‌های مطرح و مهمی است که شرایط اجاره این تجهیزات و رایانه‌ها را برای شما سازمان‌ها و کسب و کارهای مختلف فراهم می‌کند.
سوالات متداول
در این قسمت به برخی از سوالات پرتکرار شما عزیزان پاسخ داده می‌شود:
رایانش سریع در کجا استفاده می شود؟
در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، رسانه و سرگرمی، نفت و گاز، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، صنایع تولیدی و پزشکی کاربردهای فراوانی دارد.
برنامه‌های HPC چیست؟
برنامه‌های HPC از نظر الگوریتمی برای بهره‌گیری از ماهیت موازی سیستم‌های محاسباتی سریع طراحی شده‌اند. این برنامه‌ها می‌توانند فقط با شخصی‌سازی جزئی روی خوشه محاسباتی اجرا شوند.
آیا رایانش ابری نوعی HPC است؟
برای مقادیر زیادی از پردازش اطلاعات، HPC همیشه از رایانش ابری پیشی می‌گیرد. به طور کلی می‌توان آنها را به‌عنوان سیستم‌های مشابه طبقه‌بندی کرد، اما اتصال بین هر «گره» از یک سیستم رایانش ابری در مقایسه با سرعت HPC به اندازه‌ای کند است که توان رقابت با آن را ندارد.
چه شرکت‌هایی از ابر رایانه استفاده می‌کنند؟
مایکروسافت و IBM به‌عنوان بزرگترین شرکت‌های فناوری اطلاعات، امروزه به مشتریان سازمانی خود امکان دسترسی به ابررایانه‌ها را می‌دهند. این بدان معنی است که ابررایانه برای هر کسب و کاری کاربردی است.
