تقنية

ماذا تعرف عن الحاسوب الخارق؟

حسناً في صغرنا سمعنا عن سوبرمان اي الرجل الخارق الذي جاء من الفضاء و لديه قوى خارقة كالطيران و رفع الأثقال و غيرهما الكثير ، و طالما أبهرنا بما كان يفعله ، لكن بالآخر هو ليس الإ خيال من وحي كاتب! ، و لكن في عصرنا الحديث أصبحنا لا نريد رجل خارق ليقضي مهامنا بل جهاز حاسوب نربح من خلفه الأموال أو نلعب فيه أو ربما يتمم لنا مهامنا بسرعة ، حسناًو من حسن الحظ يوجد هذا الحاسوب بالفعل لكن ليس للأفراد أو الشركات بل لدول بأكملها لمساعدتها في شتى المجالات ، فلنتعرف عليه إذاً!…

الحاسوب الفائق: Supercomputer ‏

أو الحاسوب الخارق، أو الحاسوب العملاق هو حاسوب ذو إمكانيات هائلة جداً يستخدم لمعالجة كم هائل جداً من البيانات وله القدرة على تخزين كم هائل جداً من البيانات و المعلومات والبرامج وهو لا يصلح للاستخدام الشخصي أو على مستوى مؤسسة محدودة إنما يستخدم على نطاق دولي حيث يمكنه ربط شبكة حاسبات آلية كبيرة جداً على نطاق واسع


إذن الحاسوب العملاق او الكبير هو من الحواسيب العملاقه المتخصصه وهو غير شخصي ولا يستخدم من قبل شخص واحد او تتم ادارته من قبل شخص واحد وكانت سبب التسميه هي ان هذا الحاسوب كبير من حيث احجام الحواسيب الاخر وسبب اخر لم يتم التوضيحه في اي موقع الكتروني ، و سمي بذلك السبب لسرعته وأداءه الخارق العملاق الذي لا يقارن بأي حواسيب أخرى.

لماذا تم تصنيعه ، ماهي مهامه ، و ما سعره؟

تم تصنيع الحاسوب العملاق على عدة مراحل من المراحل النظريه عدد القطع و وحدات والمعالجات
والسرعات وادوات التحكم والاخراج وادوات الادخال وقوة الطاقة المطلوبة لتشغيل الانظمة
الى المراحل عمليه من عمليات تجميع الوحدات وتركيب السعات وتجميع ادوات الادخال والاخراج
والتاكد الفعلي من تشغيل هذا النظام وملائمته من عدمه فالأنظمة ذات العدد الهائل من المعالجات، عادة ما تسلك أحد المسارين: النهج الأول، على سبيل المثال، في الحوسبة الشبكية تكون قوة معالجة عدد كبير من الحواسيب في المجالات الإدارية الموزعة والمتنوعة تنتهز الفرصة لاستخدامها كلما كان جهاز الحاسوب متاح. وفي النهج الآخر، يستخدم عدد كبير من المعالجات على مقربة من بعضها البعض.


وتلعب أجهزة الحاسوب العملاقة دوراً هاماً في مجال العلوم الحاسوبية، كما أنها تستخدم من أجل مجموعة واسعة من المهام المكثفة حسابياً في مختلف المجالات، بما فيها ميكانيكا الكم، التنبؤ بالطقس، أبحاث المناخ، التنقيب عن النفط والغاز، النمذجة الجزيئية (حوسبة تركيب وخواص المركبات الكيميائية، الجزيئات البيولوجية، البوليمرات والبلورات)، المحاكاة الفيزيائية (مثل محاكاة الطائرات في أنفاق الرياح، محاكاة تفجير الأسلحة النووية وأبحاث الاندماج النووي).

فـهذا الحاسوب كما ذكرنا من الحواسيب المتخصصة التي يتم دراستها نظريا قبل تصنيع الحاسوب لأن تكلفته عالية جداً ، فإذا كان الحاسوب العملاق تم تصنيعه في مجال المعادلات فإن الحاسوب سيكون مخصص لهذا المجال فقط ولا يتم تحويله او الاستفاده منه الا في المجال نفسه و تكلفته تعادل قرابة “390” مليار دولار أمريكي

تـاريخه

تم استخدام مصطلح الحوسبة الفائقة “Super Computing” لأول مرة في New York World عام 1929 للإشارة إلى أجهزة تنظيم الجداول العملاقة التي قامت IBM بصناعتها لجامعة كولومبيا.
والجدير بالذكر أن أجهزة الحاسوب العملاقة قدمت في الستينات، وصممت في البداية من قبل “سيمور كراي” في Control Data Corporation، وبعد ذلك في Cray Research. في حين أن أجهزة الحاسوب العملاقة التي صممت في السبعينات كانت تستخدم عدد قليل من المعالجات فقط، إلا أنه في التسعينات، بدأت الآلات التي تحتوي على آلاف المعالجات في الظهور، وبحلول نهاية القرن العشرين، أصبحت أجهزة الحاسوب العملاقة المتوازية التي تمتلك عشرات الآلاف من المعالجات هي المعيار الأساسي لهذه الأجهزة

نظام التشغيل

منذ نهاية القرن العشرين، خضعت أنظمة الحواسيب العملاقة لعدد من التحولات الكبري، نظرا لما طرأ من تغييرات في معمارية وتكوين هذه الأجهزة. فبينما كانت الأنظمة الأولى مصممة خصيصاً لكل حاسوب عملاق لإكسابه السرعة، هذه الحواسيب العملاقة الحديثة المتوازية تقوم بفصل العمليات الحسابية عن الخدمات الأخرى عن طريق استخدام أنواع متعددة من العقد.

و هي عادة ما تعمل بأنظمة تشغيل مختلفة على العقد المختلفة، على سبيل المثال – استخدام نواة صغيرة وخفيفة الوزن وذات كفاءة مثل CNK أو CNL على عُقد الحوسبة، ولكن يستخدم نظام أكبر مثل أحد مشتقات اللينكس على المخدم وعُقد الدخل والخرج بينما في نظام الحاسوب متعدد المستخدمين التقليدي تكون جدولة الوظائف هي في الواقع مشكلة المهام للمعالجة والمصادر المحيطة، ولكن في النظام الموازي على نطاق واسع، يحتاج نظام إدارة الوظائف إلى إدارة توزيع كلا من الموارد الحاسوبية والاتصالات، وكذلك التعامل بأمان مع فشل الأجهزة الذي لا مفر منه عندما يكون هناك عشرات الآلاف من المعالجات موجودة.


ورغم أن معظم الحواسيب العملاقة الحديثة تستخدم نظام التشغيل لينكس، إلا أن كل مُنتج قد وضع تغييراته الخاصة على النظام الذي يستخدمه، ولا يوجد هناك معيار ثابت للصناعة، ويرجع ذلك بشكل من الأشكال إلى حقيقة الاختلافات الموجودة في مكونات الأجهزة والتي تتطلب تغييرات لملائمة نظام التشغيل مع كل تصميم.

المشاكل التي قد يواجهها

واحده من أكبر المخاوف بتشغيل الكمبيوترالفائق العملاق هو نظام التبريد فيه . كما يمكن لك أن يتصور ، أجهزة الحاسوب العملاق تخرج هواء الساخن جدا عند تشغيلها، مما يتطلب أنظمة التبريد معقدة للتأكد من جميع الاجزاء جهاز الكمبيوتر عن الاقلاع .و أكثر هذه أنظمة التبريد تعتمد على الغازات والمياه السائلة للتبريد ، مما يمكنها من الحصول علي البرودة المطلوبة.

وقضية أخرى هي السرعة التي يمكن نقل المعلومات إلى جهاز التخزين، وسرعة نقل البيانات سوف تحد من أداء فائق .

أشهر الكمبيوترات العملاقة

نقدم أدناه ما يُعد حاليًا أقوى عشرة أجهزة كمبيوتر عملاقة في العالم وبعض مساهماتهم في المعرفة.
1. سوميت Summit
أقوى كمبيوتر عملاق في العالم اليوم هو Summit الذي أنشأته شركة IBM لصالح مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية في ولاية تينيسي. إنها تحتل ما يعادل ملعبين لكرة السلة وتحقق 148.6 بيتافلوبس بفضل 2.41 مليون مركز.

2. سييرا Sierra
تعد شركة IBM أيضًا مسؤولة عن ثاني أقوى كمبيوتر عملاق في القائمة ، وهو Sierra ، الموجود في مختبر العالمي Lawrence Livermore افي كاليفورنيا. إستنادًا إلى أجهزة تشبه القمة ، تدير Sierra 94.6 بيتافلوب.
على عكس شقيقها الأكبر ، فإن سييرا مكرسة للبحث العسكري ، وبشكل أكثر تحديدًا لمحاكاة الأسلحة النووية بدلاً من التجارب تحت الأرض ، لذا فإن دراساتها تعتبر مواد سرية.
3. Sunway TaihuLight

حتى بدء تشغيل Summit و Sierra في عام 2018 ، كانت الصين في طليعة الحوسبة الفائقة العالمية باستخدام TaihuLight ، وهي آلة صنعها المركز الوطني للبحوث الهندسية وتكنولوجيا الحوسبة الموازية وتم تثبيتها في المركز الوطني للحوسبة الفائقة في Wuxi. على عكس الآلات الأخرى من عيارها ، فهي تفتقر إلى رقائق التسريع ، لذلك تعتمد 93 بيتافلوب على أكثر من 10 ملايين معالج صيني من صنواي

4. Tianhe-2A
تحتفظ الصين أيضًا بالمركز الرابع في الترتيب مع Tianhe-2A ، أو Milky Way 2A ، التي طورتها الجامعة الوطنية لتكنولوجيا الدفاع ومجهزة بمعالجات Intel Xeon التي تسمح لها بالوصول إلى 61.4 بيتافلوب. وفقًا لمشغليها ، يتم استخدام الجهاز في الحوسبة المتعلقة بأمن الحكومة ، من بين أمور أخرى.

5. فرونتير Frontier
دخل مركز الحوسبة المتقدمة في جامعة تكساس في أوستن في المراكز العشرة الأولى في مجال الحوسبة الفائقة العالمية بفضل نظام Frontera الجديد الذي تم بناؤه بواسطة Dell والمجهز من قب Intel.
تم الكشف عن Frontera للعالم في سبتمبر 2019 باعتباره أسرع كمبيوتر عملاق في العالم موجود في إحدى الجامعات. منذ شهر يونيو ، تعاونت مع ثلاثين فريقًا علميًا في مجال الأبحاث المتعلقة بفيزياء الثقوب السوداء وميكانيكا الكم وتصميم الأدوية والنماذج المناخية. سيكون 23.5 بيتافلوب متاحًا للمجتمع العلمي ، والذي سيستفيد من قدرته الحسابية خاصة في مجالات الفيزياء الفلكية وعلوم المواد والطاقة وعلم الجينوم ونمذجة الكوارث الطبيعية.

6. بيز داينت Piz Daint
أقوى نظام في أوروبا يحتل المرتبة السادسة في القائمة. و هو كمبيوتر عملاق سمي على اسم جبل جبال الألب – يتم عرض صورته على غلافه – يقع في المركز الوطني السويسري للحوسبة الفائقة في لوغانو. إنها ترقية لنظام تم إنشاؤه بواسطة شركة Cray الأمريكية ، التي أسسها والد الحوسبة الفائقة Seymour Cray والمسؤول عن العديد من أقوى الأجهزة في العالم. تمنحه معالجات Intel و NVIDIA سرعة تبلغ 21.2 بيتافلوب. يشارك Piz Daint في أبحاث مكثفة في علوم المواد والفيزياء والجيوفيزياء وعلوم الحياة وعلم المناخ وعلوم البيانات.

7. ترينيتي Trinity
ومن منتجات شركة Cray أيضًا ترينيتي ومختبر لوس ألاموس الوطني ونظام مختبر سانديا الوطني الذي يمكنه الوصول إلى ما يقرب من 20.2 بيتافلوب. هذه الآلة ، التي ورثت اسمها من أول تجربة نووية أمريكية في عام 1945 ، مخصصة أساسًا للحسابات المتعلقة بالأسلحة النووية.

8. AI Bridging Cloud Infrastructure (ABCI)
يضع 19.9 بيتافلوبس من ABCI ، وهو نظام أنشأته شركة Fujitsu وينتمي إلى المعهد الوطني الياباني للعلوم الصناعية والتكنولوجيا المتقدمة ، هذه الآلة في المرتبة الثامنة في الترتيب. واحدة من أبرز ميزاته هي كفاءة الطاقة ، وهي معلمة تسجل فيها نقاطًا أقل بقليل من القمة. هدف ABCI هو العمل كمورد ذكاء اصطناعي قائم على السحابة متاح للشركات اليابانية ومجموعات البحث.

9. SuperMUC-NG
في عام 2018 ، بدأ تشغيل الجيل الجديد من الحواسيب العملاقة SuperMUC رسميًا في مركز Leibniz للحوسبة الفائقة في Garching ، بالقرب من ميونيخ (ألمانيا). تم تصنيع أقوى كمبيوتر عملاق في الاتحاد الأوروبي بواسطة Lenovo بتقنية الشركة وإنتل ، حيث يحقق سرعة معالجة تبلغ 19.5 بيتافلوب

10. لاسين LASSEN
تختتم المراكز العشرة الأولى مع Lassen ، الأخ الصغير لسييرا في مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، الذي بنته شركة IBM بنفس الهيكل. أدت التحسينات الأخيرة إلى زيادة سرعته إلى 18.2 بيتافلوب. على عكس شقيقها ، فإن Lassen مكرس للبحث غير المصنف.

مصدر أول، مصدر ثاني، مصدر ثالث، مصدر رابع، مصدر خامس

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى