A Neumann Társaság blogja az informatika, robotika legmenőbb témaköreiről – újszerű megközelítésben.

Kvantumugrás

Kvantumugrás

Amerikai-kínai-japán versenyfutás a szuperszámítógépes hegemóniáért

2021. július 28. - ferenck

Desktop, laptop, tablet, okostelefon, és még folytathatnánk – a mindennapokban mindenki által használt (személyi) számítógépek mellett működnek méretes tereket betöltő, általában kormányintézmények, nagyvállalatok és nagybankok munkáját segítő úgynevezett nagygépek (mainframe) is. A határok ugyan képlékenyek, és vannak árfedések, de ezek a komputerek nem azonosak a főként tudományos és katonai alkalmazásokban jeleskedő és állandó média-rivaldafényben lubickoló szuperszámítógépekkel. Utóbbiakat bonyolult, sok memóriát igénylő speciális, gyakran elméleti, ezzel szemben a nagygépeket napi feladatokra, egyszerű számításokra és rengeteg adatbázis elérésére optimalizálják.

scu0.jpg

A szuperszámítógépek teljesítményét a másodpercenkénti millió utasítás (MIPS) helyett másodpercenkénti lebegőpontos műveletek (FLOPS) számában mérik – ezek a számok elképesztőek, kvázi felfoghatatlanok. 2017 óta a leggyorsabbak sebessége meghaladja a tíz a tizenhetediken FLOPS-t. A teraflop és a petaflop után már az exaflophoz (tíz a tizennyolcadikon) közelítenek, és valószínűleg hamarosan megtanulhatjuk a zettaflop (tíz a huszonegyediken) és a yottaflop (tíz a huszonnegyediken) szavakat is.

Az exaflop tartományba lépve, folyamatosak a fejlesztések, az USA, Kína, Japán és az Európai Unió között egyre élesebb a verseny.

scu4.jpg

Szélvészgyors számítógép-rendszerekre a presztízs mellett azonban sokkal inkább gyakorlati okok miatt mutatkozik már-már napról napra erősödő igény. Az időjárástól a DNS-kutatásokig, a kvantummechanikától a molekuláris szintű modellezésig és nem utolsósorban a klímakatasztrófáig, állandóan bővülő skálán kell nagyon komoly és komplex számításokat végezni, amelyekre csak szuperszámítógépek, és azokból is a leggyorsabbak képesek. Ezek a gépek az átlagember életére is kihatnak, mert mindannyian tudni szeretnénk, hogy például mekkora egy földrengés stb. valószínűsége. Az ilyen kérdéseket a szuperszámítógépek válaszolják meg legjobban.

scu1.jpg

Az 1960-as években tűntek fel, versenyüket évtizedekig a Seymour Cray (1925-1996) által tervezett, vagy az ő nevét, monogramját viselők voltak a leggyorsabbak. Részben neki köszönhető, hogy az Egyesült Államok sokáig uralta a területet. Az 1970-es évektől az 1990-esek második feléig a teljesítmény bizonyos feladattípusok esetében nagymértékű növelésére képes úgynevezett vektor- vagy tömbprocesszorok határozták meg a szuperszámítógépeket. Az elnevezés arra utal, hogy ezeknek a processzoroknak az utasításkészlete egydimenziós tömbökben (vektorokban) tárolható utasításokat tartalmaz.

A mikroprocesszorok minőségjavulása, csökkenő áruk és jobb teljesítményük a vektoros szuperszámítógépek hanyatlásához, a masszívan párhuzamos rendszerek megjelenéséhez és diadalmenetéhez vezetett. Ma már a több tízezer processzor a norma.

scu3.jpg

A 20. század végétől a szuperszámítógépek operációs rendszerei szintén komoly változásokon mentek keresztül. A változásokat a gépek architektúrájában történt átalakítások tették szükségszerűvé. Korábban minden egyes rendszerre „házon belüli” saját operációs rendszert dolgoztak ki, az ezredfordulótól viszont „általánosabb” megoldásokat, leginkább Linuxot használnak.

scu2.jpg

A Cray nevéhez kapcsolódó intézmények mellett más amerikai nagyvállalatok, például az IBM is meghatározó szereplőkké váltak. Az 1980-as években Japán, a 2000-esekben és különösen az elmúlt évtizedben pedig Kína fejlesztései jelezték az amerikai hegemónia végét. A versenyfutás akkor vált sprintté, amikor az internetes óriáscégek (Amazon, Facebook, Google, Alibaba, Baidu, Tencent) fontos technológiákban is átvették a vezető szerepet.

2020 végén a leggyorsabb szuperszámítógépek TOP500 listáját a Fujitsu Kobéban működő Fugaku rendszere vezette. 2018-ban az IBM Summitja volt a világelső, többéves kínai hegemóniának vetett véget.

scu.jpg

Napjainkban a fejlesztések egyik legnagyobb kihívása a költséghatékony energiaellátás kivitelezése, mert az exaszintű komputerek elektromosáram-fogyasztása kb. kétszázezer háztartásénak felel meg.

A bejegyzés trackback címe:

https://kvantumugras.blog.hu/api/trackback/id/tr2316638796
süti beállítások módosítása