Суперкомпьютеры и их применение

операций с плавающей запятой в секунду). То есть супер-ЭВМ –

это вычислительная система, которая позволяет производить сложные расчеты за более короткие промежутки времени. Каждая компьютерная система состоит из 3-х основных частей: центрального процессора, то есть счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации (к примеру, в виде дисков или лент). Но главную роль играют не только технические параметры каждого из этих элементов, но и пропускная способность каналов, связывающих их друг с другом и с терминалами потребителей.

Суперкомпьютеры хх в

всегда опиралось на опыт и теорию. Однако теперь ученые сталкиваются

с тем, что многие испытания стали практически невозможными − в некоторых случаях из-за своих масштабов, в других − дороговизны или опасности для здоровья и жизни людей. Именно тут нашли применение суперкомпьютерам. Они позволяют экспериментировать с электронными моделями реальной действительности и становятся опорой современной науки и производства.

Для чего ЭВМ

но, тем не менее, относится к тем особенностям архитектуры компьютеров,

которые имеют огромное значение для повышения их производительности (сглаживание разницы между временем выборки из памяти и скоростью работы процессора). Основные уровни: регистры, кэш-память, оперативная память, дисковая память. Время выборки по уровням памяти от дисковой памяти к регистрам уменьшается, стоимость в пересчете на 1 слово (байт) растет. В настоящее время, подобная иерархия поддерживается даже на персональных компьютерах.
В настоящее время используются:
Векторно-конвейерные компьютеры. Функциональные конвейерные устройства и набор векторных команд
Массивно-параллельные компьютеры с распределенной памятью.
Параллельные компьютеры с общей памятью. Вся оперативная память таких компьютеров разделяется несколькими одинаковыми процессорами
Использование параллельных вычислительных систем

Иерархия памяти

ядерному и термоядерному оружию, ядерным реакторам. Позже, по ходу совершенствования

математического аппарата численного моделирования и развития знаний в других сферах науки, супер -ЭВМ стали применяться и в обычных расчётах, основывая и создавая новые научные дисциплины, например, численный прогноз погоды, вычислительная биология и медицина, вычислительная химия, вычислительная гидродинамика, вычислительная лингвистика и т.п.

Сферы применения суперкомпьютеров

ученым богатый материал для исследования этих удивительных, но опасных явлений.
Изучение

молекулярной структуры белка помогает сделать немало важных и ценных для человечества открытий, определить причины и механизмы генетически обусловленных заболеваний
Виртуальные модели кровеносной системы человека исследуются врачами и биологами для того, чтобы получить эффективные способы борьбы с заболеваниями сердца и сосудов

Применение компьютеров

самых мощных общественно известных компьютерных систем мира. Проект был запущен в

1993 г. и публикует актуальный список суперкомпьютеров дважды в год (в июне и ноябре). Этот проект направлен на обеспечение надежной основы для выявления и отслеживания тенденций в области высокопроизводительных вычислений. Основой для рейтинга являются результаты исполнения теста LINPACK (HPL), решающего большие СЛАУ (системы линейных алгебраических уравнений).

ТОР-500

именно эти машины помогают разрабатывать новые модели автомобилей и самолетов.

Исследование аэродинамических свойств, устойчивости, маневренности, способы сочетать эти качества в оптимальной пропорции могут только суперкомпьютеры.
Супер-ЭВМ имеют большое влияние на жизнь современного человека, но мало, кто об этом задумывается. Сидя в новом автомобиле и слушая по радио прогнозы погоды, отправляясь в поездку с GPRS навигатором, покупая билет на самолет к теплому морю, просматривая по телевизору 500 цифровых каналов, включая чайник, электроэнергия для которого была получена в недрах атомного реактора, люди почти не замечают, что пользуются результатами работы сложнейших суперкомпьютеров.
Суперкомпьютеры в России

Связь нашей жизни с компьютерами

Цифровая обработка данных, полученных на метеорологических станциях, производится в кратчайшие сроки, что дает

шанс заглянуть в будущее и предупредить людей о возможных погодных неприятностях. Эта работа суперкомпьютеров тесно связана с прогнозами стихийных бедствий, которые способны спасти жизнь многих людей.
Супер-ЭВМ в промышленности.

Погода -компьютеры

на борту космических станций и обеспечения эффективности работы этих грандиозных сооружений.
Эта мощнейшая техника позволяет проектировать новые

орбитальные и межпланетные станции, выстраивать данные оптимальной траектории движения станций, изучать процессы, которые влияют на геомагнитный фон Земли, отслеживать и предугадывать всплески солнечной активности и выявлять их закономерности.
При разработке новых моделей космических станций и искусственных спутников, суперкомпьютеры проводят серьезную работу по моделированию и прогнозированию всех возможных ситуаций, обеспечивая, таким образом, безопасность полета.

Космос-компьютеры

того, чтобы понять основной принцип их работы и эффективно бороться

с патологиями.
В биологии суперкомпьютеры, микрочипы и электронные микроскопы используются для изучения процессов, которые происходят на клеточном уровне. Это дает большие возможности для серьезнейших научных открытий, способных изменить современную науку.
В медицине и биологии суперкомпьютеры больше нужны именно для исследовательской работы, хотя, некоторые крупные клиники могут позволить себе использовать такие машины и для решения прикладных задач: диагностики и лечения.

Компьютеры в медицине

с распределенной памятью.
Параллельные компьютеры с общей памятью. Вся оперативная память

таких компьютеров разделяется несколькими одинаковыми процессорами
Использование параллельных вычислительных систем

Векторно-конвейерные компьютеры

выравнивание порядков, сложение мантисс, нормализация и т.п.) процессоры первых компьютеров

выполняли для каждой пары аргументов последовательно одна за одной до тех пор, пока не приходили к окончательному результату, и лишь после этого переходили к обработке следующей пары слагаемых.

Конвейерная обработка

вызвана как успехами в области микропроцессорных технологий, так и появлением

нового круга задач, выходящих за рамки традиционных научно-исследовательских лабораторий. Налицо мгновенное развитие в производительности микропроцессоров RISC-архитектуры, растущее заметно быстрее, чем производительность векторных процессоров.
Тем не менее, вероятно, будет продолжаться развитие векторных супер-ЭВМ, по крайней мере от Cray Research. Вероятно, оно начинает сдерживаться из-за требований совместимости со старыми моделями.
Успешно развиваются системы на базе Mpp-архитектур, в том числе с распределенной памятью. Возникновение новых высокопроизводительных микропроцессоров, использующих недорогую КМОП-технологию, что значительно увеличивает конкурентоспособность данных систем.
Ведь ранее супер компьютеры были вроде элитарного штучного инструмента, который был доступен в основном ученым из засекреченных ядерных центров и криптоаналитикам спецслужб. Но развитие аппаратных и программных средств сверхвысокой производительности позволило освоить промышленный выпуск этих машин, а число их пользователей в настоящее время достигает десятков тысяч. Фактически, в наше время все общество переживает подлинный бум суперкомпьютерных проектов, результатами которых активно пользуются не только такие традиционные потребители высоких технологий, как автомобильная, аэрокосмическая, радиоэлектронная и судостроительная отрасли промышленности, но и важнейшие области современных научных знаний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ