İçeriğe atla

Süper bilgisayar

Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndaki IBM Blue Gene/P süper bilgisayarı "Intrepid",[1]

Süper bilgisayar basit olarak; yoğun paralel işlemciler, yüksek başarımlı vektör işlemciler ve öbek bilgisayarların oluşturduğu sistem (her bileşen olmak zorunda değil) olarak tanımlanabilir. Süper bilgisayarlar bilimde, deney ve hesaplamayı birleştiren hesaplamalı bilim gibi yeni metodolojilerin oluşmasını sağlamıştır. Günümüzde süper bilgisayarlar saniyede yüzlerce trilyon işlem yapar hale gelmiştir. Örneğin, dünyanın en hızlı süper bilgisayarı saniyede 136,8 trilyon kalıcı işlemle Amerika'da Lawrance Livermore National Laboratuvary isimli ulusal laburatuarın kullanımındadır (teorik sınır bu rakamın üzerinde olup adı geçen makine için saniyede 183,5 trilyon işlemdir) Süper bilgisayarlar ilk defa 1960'larda Seymour Cray tarafından Control Data Corporation'da tasarlandı.

Tarihçe

1950'li yılların başında, bir bilgisayar eş zamanlı olarak birden fazla program çalıştıramıyordu. Her kullanıcı, bilgisayarı yalnız bir kere kullanma hakkına sahipti ve kendisine ayrılmış belirli bir sürede kullanacağı program ve delikli kâğıttan kartlar ile bir bant şeritle birlikte bilgisayarı kullanması gerekiyordu. Program makinaya yüklenir ve program sonlandırılana veya çökene kadar çalışacak şekilde ayarlanırdı. Programların hata denetimi makinanın önündeki elektrik şalterleri ve panel ışıklarıyla yapılırdı.

Günümüzde, süper bilgisayarlar genellikle özel olarak Cray, IBM gibi geleneksel firmalar tarafından üretilmektedir. 2013 Haziran'dan beri, Çin'de bulunan Tianhe-2 adlı süper bilgisayar dünyadaki en hızlı süper bilgisayardır. Bu bilgisayar 3 milyon 120 bin çekirdeğe sahip olup saniyede 33.86 katrilyon işlem yapabilmektedir. Bunun için 17.808 kW elektrik gücüne ihtiyaç duymaktadır.[2]

Türkiye'nin ilk süper bilgisayarı İstanbul Teknik Üniversitesi'nde bulunmaktadır.

Kullanım Alanı ve Mainframe ile arasındaki Fark

Büyük bilimsel çalışmalarda, nükleer enerji araştırmalarında, hareketli animasyonlarda, akışkanların karakteristiklerini hesaplamada ve meteoroloji gibi alanlarda gereken hesaplamalar için kullanılır. Mainframe ile arasındaki fark süper bilgisayarlar işlemci gücüne dayalı tek bir çalışmaya has iken mainframe çoklu kullanıcı yapıya sahiptir.

Yazılım ve donanım mimarileri

Yalnızca süper bilgisayarlarda kullanılmak üzere bazı teknolojiler geliştirilmiştir. Vektör işleme, sıvı soğutma, nonuniform bellek erişimi, paralel dosya sistemleri bu teknolojilerden bazılarıdır.

İşletim sistemi

Süper bilgisayarlarda en çok kullanılan işletim sistemi Linux'tur. 1980'lerin ortalarına kadar, süper bilgisayarlar genellikle komut kümesi uyumluluğunu ve şifre taşınılabilirliğini performansı için göz ardı etti. Birçok parça için, süper bilgisayarlar bu zamana kadar çok farklı işletim sistemlerine sahipti. Cray-1 genel olarak bilinmeyen en az 6 farklı özel işletim sistemine sahipti. Benzer şekilde, farklı ve uyumsuz vektörleştirme ve paralelleştirme derleyicileri Fortran için de mevcuttu. Bu eğilim bilgisayar sistemlerinin benimsenmesi ve Cray-1 ve Cray X-MP arasındaki ilk komut kümesi uyumluluğu olmasaydı Cray's Unicos veya Linux gibi ETA-10 ile devam edecekti.

Süper bilgisayarlarda çok büyük oranda bir Linux sürümü kullanılır.[3]

En hızlı süper bilgisayar sistemi

2021 yılından itibaren RIKENde bulunan itibaren ARM mimarili Japon Fugaku, Amerikan Summiti geçerek TOP500 listesinde birinciliği almıştır. 150.000'i aşkın Fujitsu A64FX işlemciye sahiptir ve 28,3 MW'lık bir güç tüketimine sahiptir. Projenin yaklaşık maliyeti 1 milyar amerikan dolarıdır.[4]

Günümüzdeki Süper Bilgisayarlar

IBM Roadrunner - LANL
En hızlı 500 süper bilgisayarın MİB mimarileri.
Bir BlueGene/L kabini
YılSüper bilgisayarEn yüksek hız
(Rmax)		Yer
1938 Zuse Z1 1 OPS Konrad Zuse, Berlin, Almanya
1941 Zuse Z3 20 OPS Konrad Zuse, Berlin, Almanya
1943 Colossus 1 5 kOPS Post Office Research Station, Bletchley Park, UK
1944 Colossus 2 (Single Processor) 25 kOPS Post Office Research Station, Bletchley Park, UK
1946 Colossus 2 (Parallel Processor) 50 kOPS Post Office Research Station, Bletchley Park, UK
1946
  		UPenn ENIAC
(before 1948+ modifications) 		5 kOPS Department of War
Aberdeen Proving Ground, Maryland, ABD
1954 IBM NORC 67 kOPS Department of Defense
U.S. Naval Proving Ground, Dahlgren, Virginia, ABD
1956 MIT TX-0 83 kOPS Massachusetts Inst. of Technology, Lexington, Massachusetts, ABD
1958 IBM AN/FSQ-7 400 kOPS 25 U.S. Air Force sites across the continental USA and 1 site in Kanada (52 computers)
1960 UNIVAC LARC 250 kFLOPS Atomic Energy Commission (AEC)
Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
1961 IBM 7030 "Stretch" 1.2 MFLOPS AEC-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD
1964 CDC 6600 3 MFLOPS AEC-Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
1969 CDC 7600 36 MFLOPS
1974 CDC STAR-100 100 MFLOPS
1975 Burroughs ILLIAC IV 150 MFLOPS NASA Ames Research Center, Kaliforniya, ABD
1976 Cray-1 250 MFLOPS Energy Research and Development Administration (ERDA)
Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD (80+ sold worldwide)
1981 CDC Cyber 205 400 MFLOPS (~40 systems worldwide)
1983 Cray X-MP/4 941 MFLOPS U.S. Department of Energy (DoE)
Los Alamos National Laboratory; Lawrence Livermore National Laboratory; Battelle; Boeing
1984 M-13 2.4 GFLOPS Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moskova, USSR
1985 Cray-2/8 3.9 GFLOPS DoE-Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
1989 ETA10-G/8 10.3 GFLOPS Florida State University, Florida, ABD
1990 NEC SX-3/44R 23.2 GFLOPS NEC Fuchu Plant, Fuchū, Tokyo, Japonya
1993 Thinking Machines CM-5/1024 59.7 GFLOPS DoE-Los Alamos National Laboratory; National Security Agency
Fujitsu Numerical Wind Tunnel 124.50 GFLOPS National Aerospace Laboratory, Tokyo, Japonya
Intel Paragon XP/S 140 143.40 GFLOPS DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, ABD
1994 Fujitsu Numerical Wind Tunnel 170.40 GFLOPS National Aerospace Laboratory, Tokyo, Japonya
1996 Hitachi SR2201/1024 220.4 GFLOPS University of Tokyo, Japonya
Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048 368.2 GFLOPS Center for Computational Physics, University of Tsukuba, Tsukuba, Japonya
1997 Intel ASCI Red/9152 1.338 TFLOPS DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, ABD
1999 Intel ASCI Red/9632 2.3796 TFLOPS
2000 IBM ASCI White 7.226 TFLOPS DoE-Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
2002 NEC Earth Simulator 35.86 TFLOPS Earth Simulator Center, Yokohama, Japonya
2004 IBM Blue Gene/L70.72 TFLOPS DoE/IBM Rochester, Minnesota, ABD
2005 136.8 TFLOPS DoE/U.S. National Nuclear Security Administration,
Lawrence Livermore National Laboratory, Kaliforniya, ABD
280.6 TFLOPS
2007 478.2 TFLOPS
2008 IBM Roadrunner1.026 PFLOPS DoE-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, ABD
1.105 PFLOPS
2009 Cray Jaguar 1.759 PFLOPS DoE-Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, ABD
2010 Tianjin - 1A 2.566 TFLOPS National Supercomputing Center, Tianjin, China
2011 K Computer 10.510 TFLOPS RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS), Japan
2012 Titan17.590 TFLOPS DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory, United States
2013 Tianhe-2 33.862 TFLOPS National Super Computer Center, Guangzhou, China
2014 Tianhe-2 33.862 TFLOPS National Super Computer Center, Guangzhou, China

Türkiye'de süper bilgisayarlar

Türkiye'de bu alanda İTÜ UYBHM ve Harran Üniversitesi HarranHPC 25 Ocak 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. tarafından çalışmalar yapmaktadır.[5] Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi Projesi’nde yer alan süper bilgisayarlar, birçok işlemciden oluşmakta ve saniyede trilyonlarca işlem yapabilmektedir. Kamu kaynakları (DPT) ile gerçekleştirilen bu projeler sayesinde, akademik ve endüstriyel araştırmalara hesaplama gücü sunmanın ötesinde bu alanda uzman insan kaynağı ve bilgi birikiminin sağlanması, yüksek başarımlı bilişim uygulamaları için bir sinerji merkezi oluşturulması sağlanmaktadır.

İTÜ UYBHM'nin de katkısı ile TÜBİTAK ULAKBİM bünyesinde TR-GRID adlı bir süper bilgisayar girişimi daha başlatılmıştır.

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

Kaynakça

  1. ^ "IBM Blue gene announcement". 15 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ağustos 2018. 
  2. ^ "Haziran 2013 Top500". 14 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2014. 
  3. ^ "Top500 OS chart". 5 Mart 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Eylül 2010. 
  4. ^ "NOVEMBER 2020". 2020. 11 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya". 15 Ekim 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Eylül 2010. 
Wikimedia Commons'ta Süper bilgisayar ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">İşletim sistemi</span> bilgisayar donanım kaynaklarını yöneten yazılım

İşletim sistemi ya da işletim dizgesi, bir bilgisayarın donanım kaynaklarını yöneten ve uygulama yazılımlarına hizmet sağlayan yazılımların bir bütünüdür. İşletim sistemleri, bilgisayarın donanımı ile uygulama yazılımları arasında bir köprü görevi görerek kullanıcıların sistemle etkileşim kurmasını sağlar. Öne çıkan örnekler arasında Microsoft Windows, macOS, GNU/Linux dağıtımları, Android ve iOS yer alır.

<span class="mw-page-title-main">IBM</span> Amerikan çok uluslu teknoloji şirketi

IBM, merkezi Armonk, New York, ABD'de olan, dünyanın en büyük bilişim teknolojisi şirketlerinden biridir. 410.000'i aşkın çalışanı ile 170'ten fazla ülkede faaliyet göstermektedir. Faaliyet gösterdiği alanlar arasında bilgisayar, middleware ve donanım üretimi, yazılım, internet barındırma hizmeti, kuantum hesaplama, bulut depolama, bulut bilişim, bulut veritabanı, yapay zekâ, otomasyon, robotik, sunucu servisleri, danışmanlık ve AR-GE bulunmaktadır. Dünyada her yıl en fazla yeni patent alan şirket durumundadır.

Paralel hesaplama ya da Koşut hesaplama, aynı görevin, sonuçları daha hızlı elde etmek için çoklu işlemcilerde eş zamanlı olarak işletilmesidir. Bu fikir, problemlerin çözümünün ufak görev parçalarına bölünmesi ve bunların eş zamanlı olarak koordine edilmesine dayanır. Paralel hesaplama ile performans artar, büyük sorunlar daha az sürede çözülür ve bilimdeki gelişmeler paralel hesaplamaya gereksinim duyar.

<span class="mw-page-title-main">PowerPC</span>

PowerPC, AIM olarak bilinen Apple-IBM-Motorola ittifakının 1991'de geliştirdiği bir RISC mikroişlemcisidir. Genel olarak kişisel bilgisayarlar içindir. PowerPC merkezi işlem birimleri (CPU) gömülü (embedded) ve yüksek performans işlemcileri olduğu için popüler olmuştur. PowerPC 1990'da AIM' in ve PReP'in temel taşı oldu, fakat mimari Apple'ın Macintosh'unun 1994–2006 modellerinde daha başarılı bulundu.

<span class="mw-page-title-main">Assembly</span> uygulanan işlemlerle programlama dilinin birbirine çok yakın olduğu düşük seviye programlama dilleri

Assembly dili, bir işlemcinin komut kümesi üzerine tanımlanmış alt seviye bir dildir. Assembly dili kolay hatırlanabilir semboller tanımlar ve böylece işlemcinin makina koduna karşılık gelen sayı dizilerinin bilinmesine gerek kalmaz. Assembly dili, platformdan bağımsız yüksek seviyeli programlama dillerinin aksine, işlemci mimarisine bağımlıdır. Tipik uygulamaları; cihaz sürücüleri, alt seviyeli dahili (embedded) ve gerçek zamanlı sistemlerdir. Bır assembly programı assembler kullanılarak makine koduna çevrilir.

<span class="mw-page-title-main">IBM 360</span>

IBM 360 Sistemi (S/360), IBM tarafından ilk kez 7 Nisan 1964 yılında tanıtılan bir tür Anaçatı bilgisayar sistemidir. Bilgisayarın yapısı ve uygulamaları arasında belirli bir fark yaratan ilk bilgisayar türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Bilgisayar mimarisi</span>

Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.

Grafik işlemci biriminde genel amaçlı hesaplama ya da sıkça kullanılan İngilizce kısaltmasıyla GPGPU, alışılagelmiş yöntemlerde merkezî işlem birimi (CPU) üzerinde yapılan hesaplamaların, alışılagelmiş yöntemlerde sadece grafik hesaplamalarını yapan bilgisayarın grafik işlemci birimi (GPU) üzerinde yapılmasıdır. Ekrana grafik çizilmesi işleminin doğası gereği, modern grafik işlemcileri çok çekirdeklidir ve yüksek bir paralelliğin açığa çıkartılmasına olanak sağlayabilirler. Grafik işlemcisi üzerinde hesaplama yapılması; paralel doğadaki algoritmalarda çok ciddi performans artışları sağlayabilmektedir. Özellikle heterojen işlem teknikleriyle GPGPU ve diğer platformlar arası işbirliği sağlanıp çok daha etkin programlar yazılabilmektedir.

Çok çekirdekli işlemci, ikiden fazla işlemciden (çekirdek) oluşan bir hesaplama birimi. Bilgisayarlarda temel komut kümesi işlemlerini gerçekleştirir.

<span class="mw-page-title-main">Linux çekirdeği</span> çekirdek sürümü

Linux çekirdeği, Unix benzeri açık kaynak bir monolitik işletim sistemi çekirdeğidir. Linux işletim sistemleri ailesi bu çekirdek üzerine inşa edilmiştir. Kişisel bilgisayarlar ve sunucular gibi genellikle Linux dağıtımı kullanan geleneksel bilgisayar sistemleri; router, kablosuz erişim noktaları, set üstü kutuları, smart TV'ler gibi gömülü sistemler bu çekirdeği kullanır. Android işletim sistemine sahip olan tablet bilgisayarlar, akıllı telefonlar ve akıllı saatler de ayrıca bu çekirdeğin sağladığı hizmetlerden yararlanmaktadır. Kasım 2017 itibarıyla Dünya'nın en güçlü 500 süper bilgisayarı, Linux tabanlı işletim sistemi kullanmaktadır.

Yüksek başarımlı hesaplama, ileri hesaplama sorularını çözebilmek için süper bilgisayarlar ve bilgisayar kümeleri kullanır. Günümüzde teraflop düzeyindeki bilgisayarlar yüksek başarımlı hesaplama bilgisayarı olarak varsayılır. İlgili bir terim olan yüksek başarımlı teknik hesaplama cluster (küme) tabanlı hesaplamanın mühendislik uygulamalarını anlatmak için kullanılır.

Ulusal Yüksek Başarımlı Hesaplama Merkezi veya kısaca UYBHM, Türkiye'de hesaplamalı bilim ve mühendislik alanlarında farkındalık yaratmak, bilimsel araştırma ve AR-GE faaliyetlerinde yeterli hesaplama altyapısı sağlamak için kurulmuştur. Proje 2004 yılında DPT desteği ile başlatılmıştır.

Bir hiper yönetici veya sanal makine monitörü (VMM), sanal makineleri oluşturan ve çalıştıran bilgisayar yazılımı, bellenim veya donanımdır. Bir hipervizörün bir veya daha fazla sanal makineyi çalıştırdığı bir bilgisayara ana makine adı verilir ve her sanal makineye konuk makinesi adı verilir. Hiper yönetici, konuk işletim sistemlerini sanal işletim platformuyla sunar ve konuk işletim sistemlerinin yürütülmesini yönetir. Çeşitli işletim sistemlerinin birden fazla örneği sanallaştırılmış donanım kaynaklarını paylaşabilir: örneğin, Linux, Windows ve macOS örneklerinin tümü tek bir fiziksel x86 makinede çalışabilir. Konuk işletim sistemleri aynı çekirdeğe sahip farklı Linux dağıtımları gibi kullanıcı alanında farklılık gösterebilse de, bu, tüm örneklerin tek bir çekirdeği paylaşması gereken işletim sistemi düzeyinde sanallaştırma ile çelişir.

<span class="mw-page-title-main">Anaçatı bilgisayar</span>

Bir anaçatı bilgisayar milyonlarca kullanıcıya eş zamanlı olarak farklı hizmetler verebilen, büyük, güçlü ve pahalı bir bilgisayardır. Anaçatı bilgisayarların gücü şu nedenlerden kaynaklanmaktadır:

Windows HPC Server 2008, Windows Server-in bileşenedir. 22 Eylül 2008 tarihinde Microsoft tarafından yayımlandı ve Windows Vista ailesi yeni nesil temsilcisi olarak Windows Server 2003-ün halefi ürünüdür. Windows HPC Server 2008 yüksek performanslı bilgi işlem kümeleri gerektiren high-end uygulamalar için tasarlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Titan (süper bilgisayar)</span>

Şablon:Infobox custom computerTitan veya OLCF-3, Cray tarafından Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda çeşitli bilim projelerinde kullanılmak üzere yapılmış bir süper bilgisayardır. Titan, Oak Ridge'deki eski bir süper bilgisayar olan ve geleneksel merkezi işlem birimlerine (CPU'lar) ek olarak grafik işlem birimleri (GPU'lar) kullanan Jaguar'ın bir yükseltmesiydi. Titan, 10 petafloptan fazla performans gösteren bu tür ilk hibritti. Yükseltme Ekim 2011'de başladı, stabilite testine Ekim 2012'de başladı ve 2013'ün başlarında araştırmacıların kullanımına sunuldu. Yükseltmenin ilk maliyeti 60 milyon ABD dolarıydı ve esas olarak Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı tarafından finanse edildi.

<span class="mw-page-title-main">Summit (süperbilgisayar)</span> IBM tarafından geliştirilen süper bilgisayar

Summit, IBM tarafından üretilen bir süper bilgisayardır. 2014 yılında ABD Enerji Bakanlığı'nın desteği ile geliştirilmeye başlandı ve 2018 yılında Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda kuruldu. Kasım 2018 tarihinde TOP500 listesinde dünyanın en hızlı süper bilgisayarı unvanını elde etti. Summit, bir genomik analiz sırasında 1,88 eksaflop hızına ulaşan ilk süper bilgisayardı ve karışık hassasiyetli hesaplamalar kullanılarak 3,3 eksaflopa ulaşması beklenmektedir.

z/OS

z/OS, IBM tarafından Ekim 2000'de tanıtılan IBM z/Architecture mimarili ana bilgisayarları için tasarlanmış 64 bitlik bir işletim sistemidir. OS/390'dan türemiştir ve onun ardılıdır, bu da bir dizi MVS sürümünü takip eder. OS/390 gibi, z/OS da, bazıları hala isteğe bağlı olan, önceden ayrı olan, ilgili ürünleri bir araya getirir. z/OS, modern işletim sistemlerinin özelliklerine sahiptir ancak aynı zamanda 1960'larda ortaya çıkan ve hala düzenli kullanımda olan eski işlevlerin çoğunu da korur; z/OS, geriye dönük uyumluluk için tasarlanmıştır.

IBM anaçatı bilgisayar işletim sistemlerinin tarihçesi, IBM'in anaçatı bilgisayar tedarikindeki tarihi üstünlüğü sebebiyle tüm anaçatı bilgisayar işletim sistemlerinin tarihçesinde önemli bir yere sahiptir. IBM anaçatı bilgisayarları, IBM'in veya üçüncü partilerin ürettiği işletim sistemlerini kullanır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.