Guruh: 043-20 Bajardi: Zaripboyev Boburbek Toshkent 2023 Superkompyuterlar. Mundarija: Kirish

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

Mustaqil ish

Guruh: 043-20
Bajardi: Zaripboyev Boburbek

Toshkent 2023


Superkompyuterlar .


Mundarija:
1. Kirish………………………………………………………………3
2.Asosiy qism…………………………………………………………4
2.1. Superkompyuter tarixi ………………………………………………….6
2.2. Superkompyuter xususiyatlari …………………………………………..11
2.3. Superkompyuterlarning sohalardagi qo’llanishi ……………………….21


3.Xulosa………………………………………………………….…..11
4.Adabiyotlar…………………………………………………….…..12

Kirish.
Superkompyuterlar protsessorlarining unumdorligi ancha katta bo‘lib, ularda bir necha o‘n gigabaytlarga ega tezkor xotira modullari, yuqori tezliklarda ishlovchi disklar va tarmoq interfeyslari o‘rnatilgandir. Superkompyuterlardan murakkab bo‘lgan hisoblashlar talab qilinadigan, ilmiy va texnik masalalarni echishda foydalanilmoqda. Ular yordamida – to‘qnashuvchi galaktikalarni modellashtirish, yangi dori vositalarini sintez qilish, yangi loyihalanayotgan uchish apparatlari atrofidagi havo oqimini modellashtirish kabi masalalar yechilmoqda.


Superkompyuterlar .
Asosiy qism .
Superkompyuter (ingliz tilida. — "Supercomputer", Supervm, supervayzer) — bugungi kunda yaratilgan hisoblash qurilmalarining aksariyatiga qaraganda eng yuqori ko'rsatkichga ega bo'lgan maxsus hisoblash mashinasi. Zamonaviy superkompyuterlar hisoblash vazifasini parallellashtirish yondashuvi doirasida maksimal ishlashga erishish uchun birlashtirilgan yuqori sifatli server kompyuterlarining katta sonini ifodalaydi.
Superkompyuterlarning ishlashi soniyada bir million ko'rsatma (MIPS) o'rniga soniyada suzuvchi nuqta operatsiyalarida (FLOPS) o'lchanadi. 2017da superkompyuter yaratildi, u yuz kvadratga teng FLOPS ishlab chiqarishga ega. 2018-dan boshlab, dunyodagi eng tezkor superkompyuterlar Linux oilasining operatsion tizimlarini boshqaradi, ammo Xitoy, Amerika Qo'shma Shtatlari, Evropa Ittifoqi, Tayvan va Yaponiyada yangi avlod tezkor va kuchli superkompyuterlarni yaratish uchun qo'shimcha tadqiqotlar olib borilmoqda. Superkompyuterlar hisoblash fanlari, kvant mexanikasi, ob-havo prognozlash, iqlim tadqiqotlari, neft va gaz, molekulyar modellashtirish (kimyoviy birikmalar, biologik makromolekulalar, polimerlar va kristallarning tuzilishi va xususiyatlarini hisoblash), jismoniy modellashtirish (masalan, Koinotning dastlabki daqiqalarini modellashtirish, samolyotlar va kosmik aerodinamikalar, yadro qurollari va yadro sintezi portlashlari), shuningdek, kriptoanaliz sohasida ham qo'llaniladi. Birinchi marta "superkompyuter" atamasi Nyu-Yorkda 1929 yilda ishlatilgan bo'lib, IBM Kolumbiya universiteti uchun juda ko'p buyurtma qilingan papkalarga murojaat qilgan.
1956da Buyuk Britaniyadagi Manchester universitetidan kelgan jamoalar MUSE-mikrosaniyali vositani ishlab chiqa boshladilar-bu soniyada bir million operatsiyaga yaqinlashadigan qayta ishlash tezligi bilan ishlaydigan kompyuterni yaratish uchun. 1958 oxirida Ferranti Manchester universiteti bilan hamkorlikni boshlashga rozi bo'ldi va tez orada kompyuter Atlas deb o'zgartirildi (qarang: shakl 2) tom Kilburn tomonidan boshqariladigan qo'shma korxona. Birinchi Atlas rasman cray superkompyuter va superkompyuter CDC 6600 dunyodagi birinchi superkompyuterlar biri sifatida taqdim etildi oldin deyarli uch yil, 7 dekabr 1962 yil foydalanishga topshirildi-va Angliyada eng kuchli kompyuter sifatida e'tirof etildi. Ma'lumki, Atlas oflayn rejimga chiqqanda, Buyuk Britaniyaning kompyuter quvvatining yarmi yo'qoldi, u birinchi marta virtual xotira va podkachka, ish xotirasidan foydalanib, asosiy xotirani qo'shimcha ikkinchi darajali baraban xotirasi bilan birlashtirdi.
Boshidanoq tushuntirish uchun, bizning uylarimizdagi kompyuterlar mavjud bo'lgan eng qudratli kompyuterlar qatoriga kiradi. Bu bilan nimani nazarda tutmoqchimanki, biz har kuni ishlatadiganidan kuchliroq mikroprotsessor yo'q. Superkompyuterlarning kaliti o'ta kuchli mikroprotsessorlarda yoki juda ekzotik komponentlarda emas va biz har kuni uyimizda ishlatadigan narsalardan farq qiladi, superkompyuterning kaliti parallellikdir. RAM xotirasi banklari, qattiq disklar, mikroprotsessorlar, anakartlar va boshqalar. superkompyuter siz tasavvur qilayotganingizdan hozirgi paytda foydalanadigan yoki uydagilarga o'xshashroq bo'lishi mumkin. Faqatgina superkompyuterlar uchungina ular ushbu mustaqil "kompyuterlar" ning har birining kuchini qo'shish uchun yuzlab yoki minglab guruhlarga to'planadi va shu tariqa ularni yaratadi. yagona tizim sifatida ishlaydigan ajoyib mashina. parallel hisoblash, Superkompyuterlarni yaratishga imkon beradigan paradigma yoki biz HPC (High-Performance Computing) yoki yuqori samarali hisoblash deb bilamiz. Demoqchimanki, agar sizda uyda AMD Ryzen 7 bo'lsa, 16 Gb tezkor xotira, tarmoq kartasi va 8 Tb qattiq disk bo'lsa, buni 1000 ga ko'paytirsangiz va uni shunday ishlasangiz nima bo'lishini tasavvur qiling. agar ular shunchaki shaxsiy kompyuter bo'lsa. Parallel ravishda ishlaydigan 1000 Ryzen, 16 TB RAM va 8 PB xotira bo'lishi mumkin. Bu allaqachon superkompyuterga o'xshaydi juda sodda kirish va biroz yopishqoq ta'rif, ammo bu ataylab qilingan. Chunki eng kam ma'lumotli va tajribali foydalanuvchidan ham ushbu paradigma g'oyasini tushunishini istayman, aks holda ular ushbu qo'llanmaning qolgan qismini tushunmaydilar. sizni ushbu fikrda qolishingizni istayman, chunki agar siz buni tushunsangiz, katta sirtlarni egallab turgan bu katta va g'alati mashinalar bu qadar g'alati ko'rinmasligini ko'rasiz
Superkompyuterlar nima?
Oldingi bo'limda biz parallellik va HPC atamalarini kiritdik, yaxshi. Superkompyuterni, ya'ni ushbu HPC qobiliyatiga ega kompyuterni yaratish uchun biz tushuntirib berganimizdek, parallellik zarur. Ta'rifga ko'ra, superkompyuterlar - bu qobiliyatlari bo'lgan mashinalar qandaydir turdagi ular ancha ustundirlar biz uyda bo'lishi mumkin bo'lgan umumiy kompyuterga. Umuman olganda, superkompyuterning deyarli barcha imkoniyatlari shaxsiy kompyuterdan ancha ustundir, lekin ayniqsa ular e'tiborni jalb qilishi mumkin hisoblash kuchi bu yadrolarga yoki ishlov berish birliklariga bog'liq RAM xotirasi bunday ishlov berish birliklari uchun mavjud, va kamroq darajada saqlash hajmi, chunki umuman olganda dastlabki ikkitasi ushbu turdagi mashinalarga beriladigan oddiy dasturlar uchun muhimroqdir. Hisoblash quvvati yoki operativ xotiradan ko'ra ko'proq xotira va o'tkazuvchanlikni talab qiladigan ba'zi bir katta mashinalar bo'lishi mumkinligi haqiqat bo'lsa ham, bu saqlash serverlariga tegishli.
Ehtimol, birinchi superkompyuterlardan biri yoki tarixchilar buni shunday tasniflaganlaridek, 60-yillarda qurilgan mashina bo'lishi mumkin. Sperry rand Amerika Qo'shma Shtatlari dengiz kuchlari uchun. Keyinchalik IBM 7030 kabi mashinalari bo'lgan buyuk qirol bo'lgan va boshqa ko'pgina vaqtlar bo'lar edi. Shuningdek, 60-yillarning boshlarida Manchester va Ferranti universiteti atlaslari Evropaning Amerika mashinalariga raqobati sifatida. Oldin vakuum naychalari (integral mikrosxemalar emas) va ularning tarkibi uchun magnit xotiralar o'rnini bosuvchi germanyum tranzistorlardan foydalanishni boshlagan mashinalar, ammo bu hali juda ibtidoiy edi. Keyin yana bir buyuk davr - CDC bilan kirib kelgan yana bir davr keladi, u eski tanishi tomonidan ishlab chiqilgan CDC 6600 bilan, keyinchalik ushbu sohada etakchi bo'lgan muhim kompaniyani nomlaydi. U yaratgan mashina 1964 yilda qurib bitkazilgan va birinchilardan bo'lib kremniy tranzistorlaridan foydalangan. Kremniyning yangi texnologiyasi va Krey tomonidan ishlab chiqilgan me'morchilik tezligi mashinani raqobatbardoshdan 10 baravar tezroq qildi va ularning 100 tasini har birini 8.000.000 XNUMX dollarga sotdi. Sizning cho'ntagingizda mavjud bo'lgan smartfon hozirgi zamonning ushbu superkompyuterlaridan oshib ketishini hisobga olsak, hozirda deyarli kulgili bo'lib tuyulishi mumkin bo'lgan miqdor. Masalan, a SoC Snapdragon 835 yoki Exynox 8895 Qualcomm yoki Samsung-dan mos ravishda 13,4 GFLOPS quvvatga ega, ya'ni Cray-10-dan deyarli
2 baravar ko'p va Cray-100dan 1 baravar ko'proq. Ushbu ulkan mashinalar sizning qo'lingizda bo'lgan narsadek kichkina va engil narsaga oyoq kiyimingizning tagiga etib bormaydi. Bir necha o'n yilliklar ichida biz hozirgi superkompyuterlar kabi kuchli yoki undan ko'p qurilmalarga ega bo'lishimiz mumkin, ammo kichik o'lchamdagi o'lchamlarga kamaytiramiz deb o'ylamoqchiman.
shu vaqt kelganidan keyin katta parallel dizaynlar davri, ya'ni chiplarni ishlab chiqarishda arzonroq xarajatlar va o'zaro aloqalarni yaxshilash, murakkab mashinalar o'rniga superkompyuterlarni yuzlab yoki minglab mikrosxemalarni biznikiga o'xshash uy jihozlarida mavjud bo'lganlarga o'xshash birlashtirib qurish mumkin edi. Darhaqiqat, 1970-yillarda ushbu yangi ulkan dizaynni ishlatadigan va Cray-1 (250 MFLOPS) dan oshib ketadigan mashina bor edi, ya'ni ILLIAC IV, 256 mikroprotsessor 1 GFLOPS ga yetdi, garchi uning ba'zi dizayn muammolari bo'lsa ham va tugallanmagan, faqat 64 mikroprotsessorli dizayni amalga oshirilgan. Osaka universiteti tomonidan taqdim etilgan LINKS-1 grafik superkompyuteri bu juda parallel mashinalarning yana biri bo'lishi mumkin 257 Zilog Z8001 mikroprotsessorlari va 257 Intel iAPX 86/20 FPU-lari, vaqt davomida yaxshi ishlashga erishdi va 3 GFLOPS bilan real 1.7D grafika yaratishga qodir. Asta-sekin tobora kuchayib borayotgan yuzlab mikroprotsessorlardan mingtagacha hozirgi mashinalar kabi kuchli mashinalar paydo bo'lar edi. Ispaniyada bizda Evropadagi eng kuchli superkompyuterlar, shuningdek IBM tomonidan yaratilgan va dunyodagi eng qudratli superkompyuterlar mavjud. Bacelona shahrida joylashgan va ularning bir nechtasidan tashkil topgan Ispaniyaning superkompyuter tarmog'iga tegishli, masalan, Malaga Universitetidagi Pikasso, MareNostrum vaqti-vaqti bilan oladigan yangilanishlarda o'chirilgan materiallarga asoslanadi. Aslida, MareNostrum - bu muallif Dan Braunni hayratga soladigan va eng chiroyli ma'lumotlar markazi (eski monastir me'morchiligini eng yuqori texnologiyalar bilan aralashtirib) tanlangan mashinadir, buni ushbu maqolaning asosiy rasmida ko'rib turganingizdek.
Garchi ko'plab mualliflar ajralib tursa ham  superkompyuter serverlari hatto meynfreymlar, superkompyuter qildim degan ta'rifga ko'ra, serverlar superkompyuterlar singari mukammal tarzda qamrab olinishi mumkin edi, chunki ular oddiy kompyuterlardan ancha ustun bo'lgan kompyuterlardan boshqa narsa emas, faqat ular biron bir turdagi xizmatni taqdim etishga bag'ishlangan. tarmoq . Bir-biridan farqlanishi kerak bo'lgan yagona narsa shundaki, mashina nimaga mo'ljallanganiga qarab, biz boshqalar yoki boshqalarnikidan ustunroq bo'lgan qobiliyatlarga ega bo'lamiz. Masalan, Cloud Storage xizmati kabi ma'lumotlar uchun mo'ljallangan server uchun bizni qiziqtiradigan narsa shafqatsiz saqlash imkoniyatiga ega bo'lishidir. Bitimlar va bank operatsiyalarini qayta ishlashga mo'ljallangan asosiy kadrlar uchun muhim narsa uning hisoblash kuchi bo'ladi. Ikkalasi ham superkompyuter. Shu bilan aytganda, ba'zilarini ko'rib chiqamiz bizni qiziqtirgan asosiy xususiyatlar superkompyuter mainframe serverdan.
Xavfsizlik Agar bu izolyatsiya qilingan, ya'ni Internetdan uzilgan superkompyuter bo'lsa, ehtimol perimetr bo'yicha xavfsizlik choralarini ko'rish kerak, ammo tizimning o'zi kabi xavfsizlik ulangan va ular ulangan server kabi muhim emas. ko'plab mijozlarga ulangan yoki Internetga ulangan holda hujumlarning maqsadi bo'lishi mumkin. Ammo u yoki bu holatda bo'lsin, xavfsizlik choralari har doim bo'ladi.
Mavjudligi yuqori server yoki superkompyuter to'g'ri ishlashi va yuzaga kelishi mumkin bo'lgan apparat yoki dasturiy ta'minotdagi muammolarni minimallashtirishi kerak, chunki uni to'xtatish uning qurilishi uchun o'lik bo'lishi mumkin va 100% hollarda ishlamay qolgan kompyuter katta miqdordagi pulni yo'qotishini anglatadi. Shuning uchun operatsion tizimlarda kerakli va mustahkam qayta yuklanishlarni (UNIX / Linux), elektr energiyasini o'chirishda alternativ quvvat manbalarini (UPS) kamaytirish, agar nusxa bo'lmasa, ishlamay qolganda tizimlarning ortiqcha bo'lishi uchun choralar ko'rilmoqda juda ko'p umumiy ishlash, boshqalarni ta'sir qilmasligi va qolgan qismining ishlashiga ta'sir qilmasdan o'zgartirilishi mumkin bo'lgan tugunni ajratish uchun fextavonie texnikasi, qattiq disklarda RAID, ECC xotirasi kabi tizimlarning xatolarga chidamliligi, miyaning bo'linishidan saqlanish. , muammolar yuzaga kelganda harakat qilish uchun DRP (Falokatlarni tiklash rejasi) mavjud va hokazo. Shuningdek, biz ishonchlilikni maksimal darajada bo'lishini, shuningdek, foydalanish muddatini istaymiz va quyidagi parametrlar har doimgiga qarab eng past yoki yuqori bo'ladi:
MTTF (O'chirishning o'rtacha vaqti): bu muvaffaqiyatsizliklar uchun o'rtacha vaqt, ya'ni tizim ishlamay qolguncha to'xtovsiz ishlashga qodir bo'lgan o'rtacha vaqtni o'lchaydi. Shuning uchun, qanchalik baland bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi.
MTBF (Qobiliyatsizlik orasidagi o'rtacha vaqt): bu nosozliklar orasidagi o'rtacha vaqt, ya'ni uning yuqori bo'lishi ham muhimdir, chunki biz nosozliklar juda ketma-ket bo'lishini xohlamaymiz, aks holda uskunaning ishonchliligi yomon bo'ladi.
MTTR (O'rnatish uchun o'rtacha vaqt): ta'mirlash uchun o'rtacha vaqt, ya'ni bu xizmat ko'rsatish qobiliyatidir. Biz tizim pastroq bo'lishini istaymiz, shunda tizim uzoq vaqt ishlamay qoladi.
Yuqori ishlash va yuklarni muvozanatlash Bu, o'z mijozlari uchun dasturlarni, superkompyuterlarda yoki matematik hisob-kitoblar yoki ilmiy simulyatsiyalar uchun meynfreymlarda ishlashi kerak bo'lgan bulut xizmati haqida gap ketganda juda muhimdir. Bunga RAM miqdorini va mikroprotsessorlarning hajmini va yoki ish faoliyatini oshirish orqali erishiladi. Bundan tashqari, bizda yuklarni muvozanatlashi yaxshi bo'lishi kerak, bu biz bajaradigan jarayonlarni boshqarishga bog'liq, shuning uchun biz ba'zi tugunlarni boshqalarga qaraganda ortiqcha yuklamaymiz, lekin biz butun superkompyuterdagi ish hajmini teng ravishda yoki bir hilda muvozanatlashtiramiz. mumkin.