מחשב-על

מחשב־על הוא מושג יחסי לתקופה, המתאר מחשב הנמצא בשורה הראשונה של המחשבים בעולם, מבחינת יכולות החישוב העוצמתיות שלו. לרוב יכולות אלו באות לביטוי ביכולת לבצע חישובים מסוג מסוים במהירות גבוהה במיוחד. מחשבי על לא נמכרים לציבור אלא משמשים למחקרים, אוניברסיטאות ותאגידים גדולים.
מחשב העל החזק בעולם לשנת 2016 היה Sunway TaihuLight מתוצרת סין, שעוצמתו 93 פטה-פלופס. במקום השני ממוקם טיהנהה-2 הסיני עם עוצמה של כ-34 פטה-פלופס ובמקום השלישי טיטאן האמריקאי עם עוצמה של 17.59 פטה-פלופס.
מחשב העל החזק בעולם לשנת 2019 הוא Summit מתוצרת IBM.

התפתחות מחשבי העל

תחילה התייחסה הגדרה זו למחשבים בעלי מעבד יחיד מהיר במיוחד, לאחר מכן נכללו בה מחשבים שמהירותם מושגת באמצעות מעבדים רבים הפועלים במקביל לביצועה של משימה אחת, וכעת מורכבים מחשבי־על מאשכולות של מחשבים מרובי מעבדים. עיבוד וקטורי, כלומר ביצוע פעולת חישוב על נתונים רבים בבת-אחת, הוא מאפיין נוסף הקיים באחוז מסוים ממחשבי-על. הגדרה מחויכת למושג זה מיוחסת לסימור קריי, המתכנן הבולט ביותר של מחשבי־על במאה העשרים:
"A supercomputer is a device for turning compute-bound problems into I/O-bound problems." 
ובתרגום לעברית: "מחשב על הוא מתקן להפיכת בעיות חישוביות לבעיות של קלט-פלט". כלומר, מהירות החישוב איננה המחסום במחשב שכזה, אלא המהירות שבה מסוגלים להזין לו את הנתונים ולקבל תוצאות.

משימות של מחשבי על

מחשבי־על משמשים למשימות עתירות חישובים, כגון חיזוי מזג אוויר, מודלים של תהליכים כימיים, סימולציה של ניסויים בנשק גרעיני, פענוח צפנים ועוד. חישובים אלה נעשים בדרך כלל באריתמטיקה של נקודה צפה, ולכן מהירותם של מחשבי-על נמדדת ב-FLOPS, כמות הפעולות בנקודה צפה שמבצע המחשב בשנייה.
הארכיטקטורה המקבילית של מחשבי-על מכתיבה שימוש במהדרים שנוצרו במיוחד לסביבה זו, ובפרט בגרסאות מיוחדות של Fortran.

דוגמאות למחשבי על

בין יצרנים של מחשבי־על, ובפרט בין ארצות הברית ליפן, מתקיימת תחרות על המקום הראשון. בתחילת 2002 כבש את ראש הטבלה מחשב־על יפני מתוצרת NEC, העוסק בחקר האקלים ומורכב מ־640 אשכולות של מחשבים שלכל אחד מהם 8 מעבדים וקטוריים וזיכרון בגודל 16GB. מחשב זה פועל באמצעות גרסה מיוחדת של מערכת ההפעלה UNIX. נכון ליוני 2003, עוצמת החישוב של מחשב־על זה, שהיא ‏‏35TFLOPS, שקולה לזו של ארבעת הבאים אחריו גם יחד. בשנת 2005 כבש את הפסגה המחשב BlueGene/L מתוצרת יבמ, המותקן במעבדת לורנס ליוורמור בארצות הברית ומשמש לסימולציה של נשק גרעיני. עוצמת החישוב של מחשב־על זה, שהיא 280TFLOPS, גדולה מזו של ארבעת הבאים אחריו גם יחד. שלוש שנים לאחר מכן בשנת 2008 המחשב Roadrunner עקף את קודמיו עם 1PFLOPS. ולאחריו טיהנהה-1 הסיני, הגיע לתוצאה של כ-2.5PetaFLOPS/s. בסוף שנת 2011 התואר מחשב העל המהיר ביותר שייך למחשב ה-K של חברת פוג'יטסו היפנית שהופך לראשון בהיסטוריה שחוצה את קו ה-10 קוודריליון חישובים בשנייה. המחשב מורכב מ-864 מארזים המכילים 88,128 מעבדי SPARC64 VIIIfx שמונה ליבתיים מבית פוג'יטסו, שמסתכמים ב-705,024 ליבות עיבוד.
הארגון המחזיק במספר הגדול ביותר של מחשבי־על הוא ארגון הביון האמריקני, NSA.

מחשבי על וירטואליים

התפתחותה של רשת האינטרנט הביאה ליצירה של "מחשבי־על וירטואליים". אין אלה מחשבי־על במשמעות הפשוטה של מושג זה, אך הם מהווים תחליף מסוים למחשבי־על. הכוונה לרתימת הזמן הפנוי של אלפי מחשבים אישיים, במסגרת פרויקט של חישוב מבוזר קהילתי, לשם ביצוע משימות עתירות חישוב. דוגמה לכך היא המשימה של חיפוש מספרים ראשוניים ענקיים. עד לשנת 1996 התגלו מספרים כאלה על ידי מחשבי־על (בעיקר מתוצרת CDC או Cray), והחל משנה זו התגלו מספרים כאלה על ידי מחשבי פנטיום ביתיים שהופעלו באלפיהם באמצעות האינטרנט.
דוגמה נוספת למחשוב על מבוסס שיתוף אינטרנטי הוא פרויקט Seti@home שבאמצעות עשרות אלפי משתמשים בו זמניים מפענח קרינת רדיו אסטרונומית בניסיון למצוא תבניות תבוניות.

מחשבי על בישראל

מכיוון שישראל אינה חתומה על האמנה למניעת הפצת נשק גרעיני, במשך שנים רבות הטילה ארצות הברית הגבלות קשות על יצוא מחשבי־על לישראל, מחשש שאלה ישמשו לפיתוח נשק גרעיני.
במסגרת צה"ל פועלים מספר מחשבים עתירי עיבוד, שנרכשו בכספי הסיוע האמריקאי ופעילותם מפוקחת על ידי נציגי ארצות הברית.
במסגרת מחב"א, מרכז החישוב הבינאוניברסיטאי, פעלה יחידה לחישובים עתירי עיבוד, שהפעילה מחשבי־על אחדים לשימושם של החוקרים בישראל.
ברשימת טופ500 מחשבי־על המהירים ביותר לשנת 2005 הופיעו תשעה מחשבים הנמצאים בישראל, כולם בתעשיית המוליכים למחצה. בשנת 2007, לא הופיע ברשימה זו מחשבי־על בישראל. בשנת 2009 הופיע מחשב אחד, תוצרת יבמ, ובשנת 2011 הופיעו שלושה מחשבים מתוצרת יבמ.