ученица 9 «б» класса Берензон Полина

Cупер-ЭВМ — это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп — миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end). Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций (это называется мультипроцессорной обработкой). Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном — выдаёт сразу векторые команды. Наиболее распространённые суперкомпьютеры — массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованую систему памяти.

В качестве примера рассмотрим характеристики многоцелевого массово-параллельного суперкомпьютера среднего класса Intel Pentium Pro 200. Этот компьютер содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 Мгц, в сумме (теоретически) обеспечивающих производительность 1,34 Терафлоп (1 Терафлоп равен 1012 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски ёмкостью 2,25 Терабайт. Система весит 44 тонны (кондиционеры для неё — целых 300 тонн) и потребляет мощность 850 кВт.

Супер-компьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.

Конкретные характеристики супер-ЭВМ и приложений для них охватывают:

• длительное время выполнения;

• высокую производительность;

• большой объем физических ресурсов;

• длительный цикл обработки;

• дорогостоящие ресурсы.

Большой объем физических ресурсов

Требования большого объема физических ресурсов со стороны многих приложений для супер-ЭВМ связаны также с привлечением ресурсов на длительное время. При этом, может быть необходимым установления периода ожидания для доступа к ресурсу. Для обеспечения эффективного вовлечения ограниченных ресурсов, необходимы сложные системы, работающие в пакетном режиме.

Длительное время выполнения

Длительность времени выполнения, необходимая для многих приложений, увеличивает необходимое время доступа к супер-ЭВМ. В связи с этим необходима организация прерываний при сопровождении, административном управлении или при сбоях системы. Для полного завершения выполнения приложения необходимы средства для организации рестарта с контрольной точки.

Высокая производительность Высокая производительность необходима для обработки приложений в формате с плавающей точкой, при этом от супер-ЭВМ часто требуется выполнение векторных или параллельных обработок. Такие приложения пишутся обычно на языке ФОРТРАН и требуют больших объемов памяти для хранения массивов и матриц. Так же могут потребоваться файлы большого объема для ввода-вывода данных и промежуточного сохранения данных.

Длительный цикл обработки

Ряд приложений требует выполнения в определенный период времени. Для таких критичных по времени приложений требуется приоритетное выделение расширенных ресурсов.

Дорогостоящие ресурсы

Высокая стоимость использования ресурсов супер-ЭВМ требует широкомасштабного учета использования ресурсов и управления ими.