Supertietokone

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Cray-1 -supertietokone 1970-luvulta.

Supertietokone on erään määritelmän mukaan tietokone, joka valmistuessaan on tehokkaimpien tietokoneiden joukossa.

Supertietokoneiden käyttökohde on suurteholaskennassa (engl. High Performance Computing, HPC).[1]

Supertietokoneen laskentateho ilmoitetaan flopseina (engl. floating point operations per second), joka kertoo kuinka monta liukulukuoperaatiota tietokone suorittaa sekunnissa. Yleensä supertietokoneelle ilmoitetaan teoreettinen laskentateho (Rpeak) ja korkein testiohjelmistolla käytännössä saavutettu laskentateho (Rmax). Esimerkiksi Suomessa CSC:n supertietokoneen teoreettinen laskentateho on noin 2,2 teraflopsia ja korkein käytännössä saatu laskentateho noin 1,2 teraflopsia.

Suuren laskentatehon saavuttamiseksi ei välttämättä tarvita kallista erikoisvalmisteista supertietokonetta, vaan useista tavallisista kuluttajien saatavilla olevista tietokoneista voidaan koota klusteri. Esimerkiksi marraskuussa 2004 maailman seitsemänneksi tehokkain supertietokone oli 1 100:sta Applen Xserve-palvelimesta koottu System X -klusteri.

Supertietokoneen nopeus ei riipu pelkästään suoritintehosta. Koska supertietokoneessa on yleensä satoja tai tuhansia suorittimia, niiden keskinäisen kommunikaation nopeus muodostuu helposti pullonkaulaksi. Kommunikaatioväylätekniikkaa on useita, joista yleensä käytetään yhteistä nimitystä Remote DMA.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäiset varsinaiset supertietokoneet tulivat markkinoille 1960-luvulla, ja ne olivat lähinnä Seymour Crayn Control Data Corporation (CDC) -yrityksessä suunnittelemia. CDC johti supertietokonemarkkinoita aina 1970-luvulle, kunnes Cray lähti yrityksestä ja perusti oman yrityksensä, Cray Researchin. Cray valtasi supertietokonemarkkinat uudenlaisilla ratkaisuillaan pitäen kärkisijaa hallussaan 25 vuotta (1965–1990).

1980-luvulla ilmaantui suuri määrä pienempiä kilpailijoita, kuten minitietokoneidenkin kohdalla vuosikymmentä aikaisemmin, mutta monet näistä katosivat 1990-luvun puolivälin ”supertietokoneiden markkinaromahduksessa”. 2010-luvulla supertietokoneet ovat tyypillisesti yksilöllisiä tilaustöitä, jotka ovat perinteisten tietotekniikkayritysten valmistamia, kuten esimerkiksi IBM:n ja HP:n. Kyseiset yritykset ostivat useita 1980-luvun yrityksiä hankkiakseen itselleen kokemusta supertietokoneista. Cray Inc. on edelleen erikoistunut supertietokoneiden valmistukseen.

Marraskuussa 2004 maailman tehokkain supertietokone oli amerikkalainen IBM BlueGene/L, jonka teoreettinen laskentateho oli noin 91 teraflopsia ja käytännössä saavutettu laskentateho noin 70 teraflopsia. BlueGene piti superkoneiden ykkössijaa pitkään, kunnes vuonna 2008 IBM Roadrunner -supertietokone ohitti sen laskentanopeudessa. Roadrunner on ensimmäinen supertietokone, jonka laskentateho oli yli petaflopsin. Marraskuussa 2010 kiinalainen supertietokone Tianhe-1 oli maailman tehokkain noin 2,5 petaflopsin tehollaan.[2] Ennätyksen rikkoi kesäkuussa 2011 japanilainen K computer 10,51 petaflopsilla ja kesäkuussa 2012 IBM Sequoia 16,32 petaflopsilla.

Vuonna 2016 ykkössijalla oli kiinalainen Sunway TaihuLight.[3]

Eräät supertietokoneet käyttävät GPGPU-teknologiaa laskentakapasiteetin lisäämiseen. Esimerkiksi Oak Ridgen Titan.[4]

Supertietokoneiden merkityksestä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Supertietokoneet mahdollistavat uusia asioita. Aikaisemmin liian pitkän aikaa vieneet ongelmat voidaan ratkaista kohtuullisessa ajassa.

Supertietokoneet ovat olleet vientikieltojen merkittäviä kohteita, sillä niissä on uuteen teknologiaan, valtaan ja voimaan, kuten sodankäyntiin liittyviä ominaisuuksia.

Valtioiden supertietokonekeskukset ovat edellä mainituista syistä olleet vuoden 1991 Persianlahden sodasta lähtien informaatiosodankäynnin maaleja. Suomessakin merkittävä supertietokoneiden käyttö, sään laskeminen lienee selvimpiä sotilaallisesti merkittäviä asioita.

Supertietokoneita käytetään muun muassa

  • vaativimman, eli laskennallisesti kompleksisen tieteen ja teknologian tutkimukseen
  • lääkkeiden vaikutuksen simulointiin soluissa ja ihmisessä
  • salakirjoituksen murtamiseen
  • yhä tarkemman tai pidemmän aikavälin sään ennustamiseen
  • vaativimpaan tekniseen suunnitteluun, kuten häivelentokoneiden ominaisuuksien optimointiin
  • ydinräjähdysten simulointiin. Tämä viimeisin kapasiteetti mahdollistaa uuden tyyppisten ydinaseiden rakentamisen ilman ydinkokeita.

Supertietokoneet ovat myös yleisesti yhä tärkeämmän asian, kompleksisuuden hallinnan välineitä.

Superlaskenta Suomessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suomessa supertietokoneita on ollut muun muassa CSC:llä ja Ilmatieteen laitoksella. Kesäkuun 2006 maailman top 500 -listalla ei ollut yhtään Suomessa käytettyä supertietokonetta. Kesäkuun 2005 listalla CSC:n käyttämä supertietokonemalli oli sijalla 497 ja marraskuussa 2005 Ilmatieteen laitoksen tuolloin juuri käyttöön otettu SGI Altix 3700 BX2 -sarjan supertietokone oli sijalla 465. Kesäkuussa 2009 CSC:n Cray XT5/XT4 QC 2.3 GHz oli Top500-listalla sijalla 49.[5]

Laitevalmistajat ja mallit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tunnettuja valmistajia ovat mm. Cray, Fujitsu, IBM.

Toisinaan supertietokoneet voivat olla yksittäistapauksia tietyn tilaajan tai käyttötarkoituksen mukaan.

Käyttöjärjestelmät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuonna 2013 Linux dominoi supertietokoneissa yli 95% osuudella.[6]

Kuvia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. What is high performance computing? Inside HPC. Viitattu 31.7.2017.
  2. [1] SpaceDaily – Chinese supercomputer named world's fastest
  3. Sunway TaihuLight – Sunway MPP, Sunway SW26010 260C 1.45GHz, Sunway Viitattu 20.1.2017.
  4. Titan Cray XK7 Oak Ridge National Laboratory. Viitattu 20.1.2017.
  5. Savolainen, Hanna. Tekniikka ja talous 23.6.2009. [2]
  6. Linux continues to rule supercomputers ZDNet. Viitattu 15.5.2017.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]