Изучение характерных признаков и области применения суперкомпьтера как вычислительной системы, производящей сложные расчеты за короткие промежутки времени. Перспективы развития суперкомпьютерных технологий с учетом повышенных требований к мощности.
Аннотация к работе
Поволжская Государственная Академия Физической Культуры, Сервиса и ТуризмаС момента появления первых компьютеров одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками, была производительность вычислительной системы. За время развития компьютерной индустрии производительность процессора стремительно возрастала, однако появление все более изощренного программного обеспечения, рост числа пользователей и расширение сферы приложения вычислительных систем предъявляют новые требования к мощности используемой техники, что и привело к появлению суперкомпьютеров. В принципе, суперкомпьютер это обычная вычислительная система, позволяющая производить сложные расчеты за более короткие промежутки времени. Любая компьютерная система состоит из трех основных компонентов - центрального процессора, то есть счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации (к примеру, в виде дисков или лент). Одна из заповедей «Крей рисерч» гласит: «Быстродействие всей системы не превышает скорости самой медленнодействующей ее части».В химии - различные области вычислительной химии: квантовая химия (включая расчеты электронной структуры для целей конструирования новых материалов, например, катализаторов и сверхпроводников), молекулярная динамика, химическая кинетика, теория поверхностных явлений и химия твердого тела, конструирование лекарств. Естественно, что ряд областей применения находится на стыках соответствующих наук, например, химии и биологии, и перекрывается с техническими приложениями. Так, задачи метеорологии, изучение атмосферных явлений и, в первую очередь, задача долгосрочного прогноза погоды, для решения которой постоянно не хватает мощностей современных СУПЕРЭВМ, тесно связаны с решением ряда перечисленных выше проблем физики. Среди технических проблем , для решения которых используются суперкомпьютеры, укажем на задачи аэрокосмической и автомобильной промышленности, ядерной энергетики, предсказания и разработки месторождений полезных ископаемых, нефтедобывающей и газовой промышленности (в том числе проблемы эффективной эксплуатации месторождений, особенно трехмерные задачи их исследования), и, наконец, конструирование новых микропроцессоров и компьютеров, в первую очередь самих СУПЕРЭВМ. Кроме очевидных задач разработки оружия массового уничтожения и конструирования самолетов и ракет, можно упомянуть, например, конструирование бесшумных подводных лодок и др.СУПЕРЭВМ являются национальным достоянием, и их разработка и производство, несомненно, должны быть одним из приоритетов государственной технической политики стран, являющихся мировыми лидерами в области науки и техники. Практически единственными странами, разрабатывающими и производящими СУПЕРЭВМ в больших масштабах, являются США и Япония. Большинство развитых стран, в том числе и ряд государств Восточной Европы, предпочитают использовать суперкомпьютеры, произведенные в США и Японии. Работы над отечественными СУПЕРЭВМ в последние годы велись сразу в нескольких организациях. Между тем отсутствие возможностей применения СУПЕРЭВМ сдерживает развитие отечественной науки и делает принципиально невозможным успешное развитие целых направлений научных исследований.Для таких задач, как моделирование живой клетки, поведения самолета в различных ситуациях, Большого взрыва Вселенной, создания синтетического топлива и получения точных долгосрочных прогнозов погоды, необходимо преодолеть новый рубеж производительности суперкомпьютеров - 1 ЭКСАФЛОП. Вероятнее всего, должна быть создана сеть высокопроизводительных вычислений, содержащая топовые модели с максимальной производительностью в основных регионах нашей страны. Как считает Леонид Борисович Соколинский, профессор, зав. кафедрой Южно-Уральского государственного университета, высокопроизводительные вычисления должны иметь «облачную» структуру, которая позволит любому университету, конструкторскому бюро или предприятию пользоваться их мощностями удаленно, возможно с оплатой за процессорочасы.Рассмотрим архитектуры ЭВМ , которые распространены сегодня , я приведу классическую систематику : В соответствии с ней, все компьютеры делятся на четыре класса в зависимости от числа потоков команд и данных. К первому классу (последовательные компьютеры фон Неймана) принадлежат обычные скалярные однопроцессорные системы: одиночный поток команд - одиночный поток данных (SISD). Персональный компьютер имеет архитектуру SISD, причем не важно, используются ли в ПК конвейеры для ускорения выполнения операций. В этом случае мы имеем дело с одним потоком (векторных) команд, а потоков данных - много: каждый элемент вектора входит в отдельный поток данных. К третьему классу - MIMD - относятся системы, имеющие множественный поток команд и множественный поток данных.Однако развитие аппаратных и программных средств, сверхвысокой производительности, позволило освоить промышленный выпуск этих машин, а число их пользователей в настоящее время достигает десятков тысяч.
План
Содержание
Введение
1. Первые суперкомпьютеры
2. Сферы применения суперкомпьютеров
3. Суперкомпьютеры в России
4. Перспективы суперкомпьютерных технологий в России