Краткое введение о высокопроизводительных вычислениях

По определению, суперкомпьютеры являются самыми быстрыми и мощными из доступных компьютеров, и в настоящее время этот термин относится к компьютерам с сотнями тысяч процессоров. Они суперзвезды высокопроизводительных компьютеров. Персональные компьютеры (ПК), достаточно малые по размеру и стоимости, чтобы использоваться отдельным человеком, но достаточно мощные для передовых научных и инженерных приложений, также могут быть высокопроизводительными компьютерами.

 Мы определяем HPC как машины с хорошим балансом между следующими основными элементами:

• Многоступенчатые (конвейерные) функциональные блоки.
• Несколько центральных процессоров (процессоров) (параллельные машины).
• Несколько ядер.
• Быстрые центральные регистры.
• Очень большие, быстрые воспоминания.
• Очень быстрая связь между функциональными подразделениями.
• Вектор, видео или массив процессоров.
• Программное обеспечение, которое эффективно интегрирует вышеперечисленное.

В качестве простого примера, не имеет смысла иметь процессор с невероятно высокой скоростью в сочетании с системой памяти и программным обеспечением, которое не поспевает за ним.

Высокие вычисления и суперкомпьютеры часто связаны с крупными, финансируемыми государством агентствами или с академическими учреждениями. Однако сегодня большинство высокопроизводительных вычислений находится в коммерческом секторе, в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, проектирование полупроводников, проектирование и производство крупногабаритного оборудования, исследование энергии и финансовые вычисления.

HPC используется в других областях, в которых необходимо выполнять очень большие вычисления, такие как динамика жидкости, электромагнитное моделирование и анализ сложных материалов, чтобы обеспечить высокий уровень точности и предсказуемости, что приводит к повышению качества и повышению безопасности и эффективности продукции. Например, HPC используется для моделирования аэродинамических, тепловых характеристик и механических свойств автомобильного узла или компонентов, чтобы найти точно правильную конструкцию, которая уравновешивает эффективность, надежность, стоимость и безопасность, прежде чем тратить миллионы долларов на создание прототипа. продукт.

Со временем растущее использование высокопроизводительных вычислений в исследованиях и в коммерческом секторе, особенно в производстве, финансах и энергетике, в сочетании с растущим каталогом приложений для вычислений создало тенденцию к созданию платформ HPC, созданных для работы с более широким спектром рабочих нагрузок, и эти платформы построены с использованием более широко доступных компонентов. Такое использование компонентов аппаратного обеспечения характеризует эпоху кластеров и сеток высокопроизводительных вычислений. Кластеры и сетки продолжают оставаться доминирующими методами развертывания высокопроизводительных вычислений как в коммерческом, так и в исследовательском / академическом секторах. Экономия от масштаба и необходимость централизованного управления вычислительными ресурсами в крупных организациях с различными требованиями привели к тому, что в практической реальности часто расходящиеся приложения часто работают на одном и том же