Superordenagailu

CRAY T3D superordenagailuaren barrualdea.

Superordenagailua edo superkonputagailua potentzia handiko ordenagailua da, kalkulurako gaitasun handiagoak dituena garai bereko beste ordenagailuekin alderatuta. Idatzi hau egin dugunean (2011), superordenagailurik azkarrenek gutxi gorabehera 200 teraflops baino gehiagotan funtzionatzen dute (Konputazioaren jargoian esan nahi du segundoko trilioika eragiketa egiten dituela).^[1]

Historia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Superordenagailuak 70 hamarkadan eta nagusiki Seymour Crayek diseinatuak izan ziren Control Data Corporation (CDC) konpainian, garai horretan merkatua menderatu zuena, Crayek CDC utzi zuen arte haren enpresa sortzeko,Cray Research. Enpresa berri honekin merkatua menderatzen jarraitu zuen haren diseinu berriekin, superkonputazioaren podiuma lortuz hurrenez hurreneko bost urtez (1985-1990). 80 hamarkadan enpresa lehiakide asko merkatuan sartu ziren paraleloan miniordenagailuen merkatua sortuz hamarkada bat lehenago, baina haietako asko 90eko hamarkaden erdialdean desagertu ziren.

Terminoa etengabe aldatzen dago. Gaurko superordenagailuak biharko ohiko ordenagailuak izateko joera dute. CDC-ren lehen makinak besterik gabe izan ziren prozesadore eskalarrak oso azkarrak, eta lehiakide berriren askok haien prozesadore eskalarrak garatu zituzten prezio apalean merkatuan sartu ahal izateko.

80ko hamarkaden hasieratik erdialdera baziren makinak bektore-prozesadoreen kopuru txiki batekin paraleloan lanean, gero estandarra bihurtu zena. Prozesadoreen ohiko kopurua 4tik 16rako tartean zegoen. 80ko hamarkadetako azken zatian eta 90eko hasieran, arreta bektore-prozesadoreetatik prozesadoreen sistema masiboki paraleloetara aldatu zen, milaka CPU «ohikoak» zituztenak. Gaur egun, diseinu paraleloak zerbitzari klasearen mikroprozesadoreetan oinarrituta daude, orain erabilgarri daudenak (2011). Horrelako prozesadoreen adibideak PowerPC, Opteron edo Xeon dira, eta superordenagailu berrien gehienak gaur egun dira ordenagailuen klusterrak edo multzoak oso finduta prozesadore komun batuak elkarri lotze bereziekin erabiltzean.

Orain arte erabilera eta fabrikazioa organismo militarretan, gobernukoetan, akademikoetan edo enpresakoetan besterik ez zen.

Kalkulu trinkoen zereginetarako erabiltzen dira, esaterako fisika kuantikoa barruan sartzen duten problemak, klimaren iragarpena, klima-aldaketaren ikerketa, molekulen modelatua, simulazio fisikoetan hegazkinen simulazioan edo automobilak haizean bezala (Computational Fluid Dinamics ezagutua ere), arma nuklearren detonazioaren simulazioa eta fusio nuklearrean ikerketa.

Adibidea Roadrunner superkonputagailua da; IBM-ren eta Los Alamoseko laborategiaren zientzialariek sei urtetan lan egin zuten ordenagailuaren teknologian. Roadrunnerren elementu batzuek entzute handiko bideo-jokoak dituzte aurrekari, David Tureken arabera, IBM-ren superkonputagailuen programaren lehendakariordea. « Nola edo hala, Sony PlayStation 3-ren goiko bertsio bat da », esan zuen. «txiparen (PlayStationaren) oinarrizko diseinua hartzen dugu eta haren gaitasuna hobetzen dugu», Turek informatu zuen.

Hala ere, Roadrunnerrek nekez dauka bideo-joko baten antza. Interkonexio sistemak lekuaren 557 m² hartzen ditu. 91,7 km-ko zuntz optikoa du eta 226,8 t pisatzen ditu. Superordenagailua IBM-k Poughkeepsien (New York) duen ikerketen laborategian dago, eta 2008ko uztailean Los Alamos Laborategi Nazionalera (Mexiko Berria) aldatu zuten.

Japoniak MDGrape-3 lehenengo petaflops superkonputagailu sortu zuen, baina xede partikularrekin baino ez, gero Ameriketako Estatu Batu-etako IBM-k bidelaria sortu zuen, petaflops 1-ekoa ere, Txinak Milky Way One 1,2 petaflopsetakoa eta Ameriketako Estatu Batu-en Crayek Jaguar 1,7 petaflopetakoa, 2009ko bukaeran azkarrena dena. Superkonputagailurik azkarrena, 2010aren bukaeran,Txinako Tianhe 1A zen 2,5 petaflopsetako abiaduraren puntarekin.

Gaur egun, munduan aurki daitekeen potentzia handieneko superkonputagailuan Txinan dago, 93.01 PFLOPSeko prozesamendu potentzia du eta Sunway TaihuLight izenez da ezaguna.

Hoztearen sistemak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Gaurko superordenagailuetan erabilitako PUZ-en askok 10 aldiz bero gehiago desagerrarazten dute labe arruntaren disko batek baino. Zenbait diseinuk PUZ anizkuna -85 °C-tan (-185 °F) hoztea behar dute.

PUZ anizkuna horrelako tenperaturetara hozteko energiaren kontsumo handia behar da . Adibidez, Aquasar deituriko superordenagailu berri batek dena emanda 10 Teraflopseko abiadura izango du. Bitartean, superordenagailu honen rack bakar baten energiaren kontsumoa 10kW ingurukoa da. Konparazio moduan, Blue Gene L/P superordenagailuaren rack bakar batek 40kW inguru kontsumitzen du.

Superordenagailu baten batez besteko kontsumoa, 500 superordenagailurik azkarrenen barruan, 257kW ingurukoa da.

Aquasar superordenagailua egiteko, Suitzako Institutu Teknologiko Federalean (ETH) instalatuko dena, hozte likidoaren diseinu berri bat erabiliko dute. Minutuko 29,5 litro tasan jariatuko duten 10 litro ur behar izango dituzte .

Diseinu honetan berrikuntzen bat da normalean hoztearen sistemek PUZ-aren likidoa isolatzen dutela eta beroaren transmisioa konbekzioan ematen dela PUZ-ren estalki metalikotik egokigailu batean barrena eskuarki kobrezkoa edo termikoki eroankorra den beste material batekoa. Berrikuntza diseinu berri batean da: ura PUZ-ari zuzenean iristen zaio tutu kapilarren bitartez beroaren transmisioa eraginkorragoa eginez .

Suitzan, ETH-ren kasuan, superordenagailuaren bero erauzia gelak bera unibertsitatearen barruan berotzeko birziklatuko dute.

Ezaugarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Nagusiak hauek dira:

Prozesatze-abiadura: koma higikorraren milaka miloi instrukzio segundoko.
Erabiltzaileak aldi berean: milaka, sare zabalen ingurunean.
Tamaina: Instalazio bereziak eskatzen dute eta aire girotu industriala.
Erabiltzeko zailtasunak: espezialistentzat baino ez.
Ohiko bezeroak: ikerketa zentro handiak.
Gizartean barneratze maila: ia-ia baliogabea.
Gizartearen gaineko eragina: oso garrantzizkoa ikerketaren esparruan, prozesatze-abiadura altuko kalkuluak egiten baititu, baimenduz, adibidez, sekuentzian giza genoma kalkulatzea, Pi zenbakia, fisikako problemen kalkuluak garatzea errore marjina oso baxua eginez, eta abar.
Instalatutako kopurua: denak 1000 baino gutxiago.
Kostua: dozenaka milioi dolarretaraino bakoitza.

Erabilera nagusiak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Superordenagailuak oso konplexuak diren problemak abordatzeko erabiltzen dira, mundu fisikoan ezin direlako egin, arriskutsuak izateagatik edo gauza txikiegiak edo handiegiak nahasteagatik. Jarraian adibide batzuk emango ditugu:

Superordenagailuen erabileraren bitartez, ikertzaileek modelatzen dute klima pasatua eta gaur egungo klima eta geroko klima aurretik dakite.
Astronomoek eta espazioaren zientzialariek super-ordenagailuak erabiltzen dituzte Eguzkia eta klima espaziala estudiatzeko.
Zientzialariek superordenagailuak erabiltzen dituzte simulatzeko zer eratan tsunami batek eragin ahal izango lioke kosta edo hiri jakin bati.
Superordenagailuak supernoben espazioko leherketak simulatzeko erabiltzen dira.
Super-ordenagailuak hegazkin militar berrienen aerodinamika probatzeko erabiltzen dira.
Superordenagailuak erabiltzen ari dira nola proteinak tolesten diren eredua egiteko eta nola eragiten dion tolestura horrek Alzheimer Gaixotasuna sufritzen duen jendeari, fibrosi enkistatua eta minbizi mota asko.
Superordenagailuak leherketa nuklearren eredua egiteko erabiltzen dira, egiazko proba nuklearren beharra mugatuz. Mgmarks celtis86 ch, ch. Mx