Суперкомпьютер

Информация о материале

Категория: ИТ статьи

Опубликовано: 20.06.2017, 10:00

Автор: Мария

Просмотров: 2161

Существуют проблемы, слишком сложные даже для больших ЭВМ. Например, составление карты движения ветров во время шторма или потока вокруг скалы в бухте во время прилива займет у ученых длительный период времени работы на большой ЭВМ. Гигантские числа, используемые в астрономии, слишком необъятны для оперирования ими на стандартном компьютере. У суперкомпьютеров не возникает проблем с гигантскими числами, они специально оборудованы для работы со многими уравнениями одновременно и могут выполнять биллионы вычислений в секунду.

Эта сверхскорость достигается несколькими способами. Уплотняя, делая все более компактными электронные схемы, компьютерные инженеры сократили расстояние, которое необходимо проделать каждому электрическому импульсу внутри компьютера. Химики разработали синтетический полупроводник, галиум арсенид (Galium Arsenide), который проводит электричество быстрее, чем кремниевый. Конструкторы построили наборы из множества микропроцессоров, по-новому оперирующих с данными. Обычный компьютер работает последовательно: он читает команду, вычисляет адрес данных и выполняет каждую команду, прежде чем перейти к следующей. А составные микропроцессоры суперкомпьютера выполняют эти задачи в режиме частичного совпадения, называемого еще параллельным или конвейерным, который позволяет компьютеру выполнять одновременно много команд. А при помощи организации данных в векторы, или матрицы, суперкомпьютеры могут обрабатывать одновременно целые ряды данных

Свернутый конвейер.

Верхний конвейер, обрабатывающий кубик для игры в кости, изображает последовательную обработку данных, при которой микропроцессор оперирует только с одним элементом данных в единицу времени и завершает этот процесс до начала нового. При конвейерной обработке (снизу) четыре микропроцессора оперируют с данными, принимаясь за новый элемент до того, как закончен предыдущий, что в четыре раза ускоряет работу.

Крэй У-MP.

Построенный в 1988 году, этот современный суперкомпьютер снабжен четырьмя микропроцессорами, каждый из которых имеет 14 конвейерных операторов. Его компоненты организованы в С-форму, а не в ряд, что сокращает расстояние, проходимое электрическими импульсами, и позволяет компьютеру выполнять более двух биллионов вычислений в секунду.

Скачки и прыжки.

Хотя все эти компьютеры работают не совсем одинаково, в таблице справа даны приблизительные сравнительные характеристики их скорости. Каждая графа справа обозначает скорость, в 10 раз превышающую скорость.

Скоростная векторная обработка Некоторые научные данные можно организовать в специальные группы, или массивы, называемые векторами. Два вектора могут быть сложены (справа), а результатом будет новый вектор их суммы (дальний квадрат справа). Чтобы скорость компьютера увеличилась, векторный процессор оперирует всеми элементами обработки одновременно, складывая все числа в один отрезок времени с той же скоростью, с какой он сложил бы два числа.