فناوری ابر رایانه چیست؟

فن آوری ابررایانه شامل ابررایانه ها، سریع ترین کامپیوترهای جهان است. ابررایانه ها از اتصالات، سیستم های I/O، حافظه و هسته های پردازنده تشکیل شده اند.

برخلاف کامپیوترهای سنتی، ابرکامپیوترها از بیش از یک واحد پردازش مرکزی (CPU) استفاده می کنند. این CPU ها در گره های محاسباتی گروه بندی می شوند که شامل یک پردازنده یا گروهی از پردازنده ها – چند پردازش متقارن (SMP) – و یک بلوک حافظه است. در مقیاس، یک ابر رایانه می تواند ده ها هزار گره داشته باشد. با قابلیت های ارتباطی به هم، این گره ها می توانند در حل یک مشکل خاص با یکدیگر همکاری کنند. گره ها همچنین از اتصالات برای برقراری ارتباط با سیستم های I/O مانند ذخیره سازی داده ها و شبکه استفاده می کنند.

نکته قابل توجه این است که به دلیل مصرف برق ابررایانه های مدرن، مراکز داده به سیستم های خنک کننده و امکانات مناسب برای نگهداری آن نیاز دارند.

ابر رایانه و هوش مصنوعی

از آنجایی که ابررایانه ها اغلب برای اجرای برنامه های هوش مصنوعی استفاده می شوند، ابررایانه مترادف با هوش مصنوعی شده است. این استفاده منظم به این دلیل است که برنامه های هوش مصنوعی به محاسبات با کارایی بالا نیاز دارند که ابررایانه ها ارائه می دهند. به عبارت دیگر، ابررایانه‌ها می‌توانند انواع بارهای کاری که معمولاً برای برنامه‌های هوش مصنوعی مورد نیاز است را کنترل کنند.

به عنوان مثال، IBM ابررایانه‌های Summit و Sierra را با در نظر گرفتن حجم کاری داده‌های بزرگ و هوش مصنوعی ساخت. آنها به مدل‌سازی ابرنواخترها، پیشگامی مواد جدید و کشف سرطان، ژنتیک و محیط‌زیست با استفاده از فناوری‌های موجود برای همه مشاغل کمک می‌کنند.

سرعت ابر رایانه چقدر است؟

ابر محاسبات در عملیات ممیز شناور در ثانیه (FLOPS) اندازه گیری می شود. پتافلاپ اندازه گیری سرعت پردازش یک کامپیوتر برابر با هزار تریلیون فلاپ است. و یک سیستم کامپیوتری ۱ پتافلاپ می تواند یک کوادریلیون (۱۰۱۵) فلاپ انجام دهد. از منظری متفاوت، ابررایانه ها می توانند یک میلیون برابر بیشتر از سریع ترین لپ تاپ ها قدرت پردازش داشته باشند.

سریعترین ابر رایانه چیست؟

طبق فهرست TOP500 (لینک خارج از ibm.com قرار دارد)، سریع‌ترین ابررایانه جهان Fugaku ژاپن با سرعت ۴۴۲ پتافلاپ تا ژوئن ۲۰۲۱ است. ابررایانه‌های IBM، Summit و Sierra، رتبه‌های دوم و سوم را به خود اختصاص داده‌اند و در به ترتیب ۱۴۸٫۸ و ۹۴٫۶ پتافلاپس. سامیت در آزمایشگاه ملی Oak Ridge، یک مرکز وزارت انرژی ایالات متحده در تنسی واقع شده است. سیرا در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور در کالیفرنیا واقع شده است.

انتظار می‌رود که IBM در اواخر سال ۲۰۲۱، ابررایانه‌ای با قابلیت محاسبات مقیاس بزرگ (Aurora) را راه‌اندازی کند. محاسبات Exascale، ابررایانه‌ای بالاتر از (۱۰۱۸) عملیات ممیز شناور در ثانیه است. این سرعت برابر با یک کوئینتیلیون فلاپ یا ۱۰۰۰ پتافلاپ است.

برای در نظر گرفتن سرعت های امروزی، زمانی که Cray-1 در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در سال ۱۹۷۶ نصب شد، سرعتی در حدود ۱۶۰ مگافلاپ داشت. یک مگافلاپ می تواند یک میلیون (۱۰۶) فلاپ انجام دهد.

ابر رایانه در مقابل…

اصطلاح ابر محاسبات گاهی اوقات به صورت مترادف برای انواع دیگر محاسبات استفاده می شود. اما در موارد دیگر، مترادف ها می توانند گیج کننده باشند. برای روشن شدن برخی شباهت ها و تفاوت های بین انواع محاسبات، در اینجا چند مقایسه رایج وجود دارد.

← مرکز محاسبات سریع شبیه‌سازان امیرکبیر  →

اینجا کلیک کنید!

ابر رایانه در مقابل HPC

در حالی که ابررایانه معمولاً به فرآیند محاسبات پیچیده و بزرگ مورد استفاده توسط ابر رایانه ها اشاره دارد، محاسبات با کارایی بالا (HPC) استفاده از ابر رایانه های متعدد برای پردازش محاسبات پیچیده و بزرگ است. هر دو اصطلاح اغلب به جای هم استفاده می شوند.

ابر رایانه در مقابل محاسبات موازی

ابرکامپیوترها را گاهی کامپیوترهای موازی می نامند زیرا ابررایانه ها می توانند از پردازش موازی استفاده کنند. پردازش موازی زمانی است که چندین CPU روی حل یک محاسبه واحد در یک زمان معین کار می کنند. با این حال، سناریوهای HPC از موازی سازی نیز استفاده می کنند، بدون اینکه لزوماً از ابر رایانه استفاده کنند.

استثنای دیگر این است که ابررایانه ها می توانند از سیستم های پردازنده دیگری مانند پردازنده های برداری، پردازنده های اسکالر یا پردازنده های چند رشته ای استفاده کنند.

محاسبات کوانتومی یک مدل محاسباتی است که از قوانین مکانیک کوانتومی برای پردازش داده ها استفاده می کند و محاسبات را بر اساس احتمالات انجام می دهد. هدف آن حل مشکلات پیچیده ای است که قوی ترین ابررایانه های جهان قادر به حل آن نیستند و هرگز حل نمی کنند.

تاریخچه ابر رایانه

ابر رایانه از چه زمانی شروع شد؟

از زمانی که ماشین Colossus در پارک بلچلی در دهه ۱۹۴۰ به بهره برداری رسید، ابررایانه طی سالیان متمادی تکامل یافت. Colossus اولین کامپیوتر کاربردی، الکترونیکی و دیجیتالی بود که توسط تامی فلاورز، مهندس تلفن تحقیقاتی اداره پست عمومی (GPO) طراحی شد.

اولین بار ابررایانه چه زمانی اختراع شد؟

اصطلاح ابر رایانه در اوایل دهه ۱۹۶۰ مورد استفاده قرار گرفت، زمانی که IBM IBM 7030 Stretch را عرضه کرد و Sperry Rand از UNIVAC LARC، دو ابررایانه اول عمدی که برای قدرتمندتر از سریع‌ترین ماشین‌های تجاری موجود در آن زمان طراحی شده بودند، رونمایی کرد. رویدادهایی که بر پیشرفت ابررایانه ها تأثیر گذاشت در اواخر دهه ۱۹۵۰ زمانی که دولت ایالات متحده به طور منظم شروع به تأمین مالی توسعه فناوری رایانه ای پیشرفته و با کارایی بالا برای کاربردهای نظامی کرد، آغاز شد.

اگرچه ابررایانه‌ها در ابتدا در مقادیر محدود برای دولت تولید می‌شدند، فناوری توسعه‌یافته راه خود را به جریان اصلی صنعتی و تجاری باز کرد. به عنوان مثال، دو شرکت آمریکایی، Control Data Corporation (CDC) و Cray Research، صنعت ابررایانه تجاری تجاری را از اواسط دهه ۱۹۶۰ تا اواخر دهه ۱۹۷۰ رهبری کردند. CDC 6600 که توسط سیمور کری طراحی شده است، اولین ابررایانه تجاری موفق در نظر گرفته می شود. IBM بعداً از دهه ۱۹۹۰ تا امروز به یک رهبر صنعت تجاری تبدیل شد.