Superdatamaskin

En superdatamaskin er en datamaskin som har vesentlig større regnekraft enn det som er vanlig for maskiner fra samme tidsepoke. Hva som er en superdatamaskin vil hele tiden variere med den rivende utviklingen innen teknologi og data. Anvendelse av superdatamaskiner omfatter for eksempel å beregne kaossystemer som de neste dagers værmeldinger, Koronavirus-modellering eller hvordan en tenkt brann brer seg i en oljeplattform.

 Bruk 
Superdatamaskiner har mange bruksområder innen kjemi, fysikk, medisin, klima og geologi, samt kommersielle bruksområder som olje og gass, transport, bank og elektronikkindustrien. De norske nasjonale superdatamaskinen spilte en sentral rolle under Covid-19 pandemien, hvor Folkehelseinstituttet brukte maskinene for å beregne replikasjonsraten(R-tallet) og modellere smittepresset.

 Historie 
Sin tids første superdatamaskin må sies å være Charles Babbages «Analytical Engine» (siden den på sin tid var verdens eneste datamaskin), men begrepet Super Computing ble først brukt av New York World i 1920 for å klassifisere store tabulatorer IBM hadde produsert for Columbia university.

Superdatamaskiner på 1960 tallet var i hovedsak utviklet av Seymour Cray ved Control Data Corporation ( CDC ) inntil han forlot selskapet og dannet sitt eget selskap, Cray Research. Kommersielle superdatamaskiner ble utviklet tidlig på 1970-tallet da Seymor Cray introduserte Cray 1. I ettertid har stadig nyere og kraftigere datamaskiner blitt utviklet der andre aktører også har deltatt som for eksempel IBM, NEC, Texas Instruments og UNISYS. 1980-årene var preget av mange aktører parallelt med den nye minidatamaskinen som oppsto i det forrige tiåret, men mange av disse aktørene forsvant på midten av 1990-årene. Utvikling av produksjonsmetoder for Halvledere har ført til en stadig større akselerasjon av regnekraft, og muligheter for hvor store eller komplekse Modeller man kan simulere.

Tabell over forskjellige superdatamaskiner gjennom tiden(2)

+Tidslinje Periode  Superdatamaskin  Topp ytelse  Sted 1906  Babbage Analytical Engine, Mill  0.3 OPS  RW Munro, Woodford Green, Essex, England  1938  Zuse Z1  0.9 FLOPS  Konrad Zuse's parents' apartment, Methfeßelstraße, Berlin, Germany  1939  Zuse Z2  0.9 OPS  Konrad Zuse's parents' apartment, Methfeßelstraße, Berlin, Germany  1941  Zuse Z3  1.4 FLOPS  German Aerodynamics Research Institute (Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt) (DVL), Berlin, Germany 1942  Atanasoff Berry Computer (ABC) 30 OPS  Iowa State University, Ames, Iowa, USA  1942  TRE Heath Robinson  200 OPS  Bletchley Park, England  1943  TRE Colossus  5 kOPS  Bletchley Park, England  1946-1948  U. of Pennsylvania ENIAC  50 kOPS  Aberdeen Proving Ground, Maryland, USA  1954  IBM NORC  67 kOPS  U.S. Naval Proving Ground, Dahlgren, Virginia, USA  1956  MIT TX-0  83 kOPS  Massachusetts Inst. of Technology, Lexington, Massachusetts, USA  1958  IBM SAGE  400 kOPS  23 U.S. Air Force sites in North America  1960  UNIVAC LARC  500 kFLOPS  Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA  1961  IBM 7030 «Stretch»  1.2 MFLOPS  Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA  1964  CDC 6600  3 MFLOPS  Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA  1969  CDC 7600  36 MFLOPS  Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA  1974  CDC STAR-100  100 MFLOPS  Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA  1975  Burroughs ILLIAC IV  150 MFLOPS  NASA Ames Research Center, California, USA  1976  Cray-1  250 MFLOPS  Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA (80+ sold worldwide)  1981  CDC Cyber 205  400 MFLOPS (numerous sites worldwide)  1983  Cray X-MP/4  941 MFLOPS  Los Alamos Nat. Lab.; Lawrence Livermore Nat. Lab.; Battelle; Boeing  1984  M-13  2.4 GFLOPS  Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moscow, USSR  1985  Cray-2/8  3.9 GFLOPS  Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA  1989  ETA10-G/8  10.3 GFLOPS  Florida State University, Florida, USA  1990  NEC SX-3/44R  23.2 GFLOPS  NEC Fuchu Plant, Fuchu, Japan  1993  Thinking Machines CM-5/1024  59.70 GFLOPS  Los Alamos National Laboratory; National Security Agency  1993  Fujitsu Numerical Wind Tunnel  124.50 GFLOPS  National Aerospace Lab, Japan  1993  Intel XP/S140  143.40 GFLOPS  Sandia National Labs, USA  1994  Fujitsu Numerical Wind Tunnel  170.40 GFLOPS  National Aerospace Lab, Japan  1996  Hitachi SR2201/1024  220.4 GFLOPS  University of Tokyo, Japan  1996  Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048  368.2 GFLOPS  Center for Computational Physics, University of Tsukuba, Tsukuba, Japan  1997  Intel ASCI Red/9152  1.338 TFLOPS  Sandia National Labs, Albuquerque, USA  1999  Intel ASCI Red/9632  2.3796 TFLOPS  Sandia National Labs, Albuquerque, USA  2000  IBM ASCI White  7.226 TFLOPS  Lawrence Livermore National Laboratory, California, USA  2001  SGI Origin 3800  614 GFLOPS  NOTUR, Trondheim, Norge 2002  NEC Earth Simulator  35.86 TFLOPS  Earth Simulator Center, Japan  2004  IBM Blue Gene/L (32,768)  70.72 TFLOPS  DOE/IBM, USA  2005  IBM Blue Gene/L (65,536)  136.8 TFLOPS  DOE/NNSA/LLNL, USA  2005  IBM Blue Gene/L (131,072)  280.6 TFLOPS  DOE/NNSA/LLNL, USA  2007  IBM Blue Gene/L (212,992)  478.2 TFLOPS  DOE/NNSA/LLNL, USA  2010  Tianhe-1A  2566,0 TFLOPS  National Supercomputing Center i Tianjin, Kina2011K Computer8.162 PFLOPSRIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) in Kobe, Japan2012Titan - Cray XK717.590 PFLOPSOak Ridge National Laboratory, USA2013Tianhe-2A33.12 PFLOPSNational super computer center, Guanzhou, China2016Sunway TaihuLight93.014 PFLOPSNational super computer center, Wuxi, China2018Summit - IBM power system AC922143.5 PFLOPSDOE/SC/Oak Ridge National Laboratory, USA2020Fugaku - A64FX442 PFLOPSRIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) in Kobe, Japan

Den raskeste superdatamaskinen
Standard-testen for regnekraft i superdatamaskiner kalles «Linpack». Hvert kvartal utgir Top500-prosjektet en liste over verdens raskeste datamaskiner, beregnet etter ytelse på «Linpack»-testen. Listen kan hentes på Top500 nettstedet.

 Regnekraft
Regnekraften i superdatamaskiner oppgis som FLOPS, av det engelske uttrykket Floating Point Operations Per Second (flyttallsoperasjoner per sekund). En kraftig hjemmedatamaskin ytte i 2022 omtrent 100 Giga FLOPS (GFlops), dvs. 100 milliarder FLOPS.

Per februar 2022 var verdens raskeste datamaskin Fugaku som har oppnådd en maksimumsytelse på 442 Petaflops, dvs. 442 millioner milliarder FLOPS. For å illustrere hvor raskt utviklingen går så kan det nevnes at dette er nesten tusen ganger så kraftig som maskinen som toppet listen i 2007, en IBM Blue Gene/L som oppnådde 478 TeraFLOPS (TFlops).

Superdatamaskiner i Norge
Norge har superdatamaskiner på nasjonalt nivå, anskaffet og eiet av Sigma2, et selskap opprettet av Norges forskningsråd og de fire eldste universitetene Universitetet i Bergen, Universitetet i Oslo, Universitetet i Tromsø – Norges arktiske universitet og Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. Drift og tjenestetilbud er organisert i samarbeid mellom Sigma2 og de samme universitetene, også kalt Norwegian research infrastructure services(NRIS).alt=Norwegian national supercomputer Betzy|miniatyr|Norwegian national supercomputer BetzyFor øyeblikket (2022) er Betzy lokalisert ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Norges raskeste akademiske datamaskin. Den er en superdatamaskin med 1.344 noder (172.032 prosessorkjerner) og en teoretisk ytelse på 6.2 PetaFlops. Betzy er designet for høyparallellitet med Infiniband HDR 100 nettverkskoblinger i en Dragonfly+ topologi, og hvor 95% av komponentene i maskinen er vannkjølt for gjenbruk av energien på Ntnu. Betzy hadde 55 plass på TOP500 listen i juni 2020.

Sigma2 opererer gjennom NRIS også maskinen Fram, lokalisert ved Universitetet i Tromsø – Norges arktiske universitet, med 1006 noder (32.256 prosessorkjerner) og 1.1 PetaFlops/s ytelse, samt Saga  som også er lokalisert ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet med 364 noder (16.064 prosessorkjerner) som yter 645 TeraFlops.

Alle disse supercomputerne har GNU/Linux som operativsystem og bruker Slurm Workload Manager køsystem for å organisere og distribuere jobber på maskinene. 
En maskin ved Statoil innehar nr. 322 på TOP500 listen fra november 2007, med en Linpack rating på 7495 GFlops.

Operativsystemer på Superdatamaskiner
Pr november 2022 var Linux det suverent mest brukte operativsystemet på verdens superdatamaskiner hvor alle 500 maskinene på Top500 listen hadde Linux.

 Referanser 

 Kilder 
 Utdrag oversatt fra InfoWebLinks

 Eksterne lenker 
 Computer Hall of Fame – ledende aktører og personer
 Buzzle.com Detaljert om superdatamaskinens historie
 UCLA sitt superdatamaskinprosjekt
 NOTUR hjemmesider 
 Top500 liste over superdatamaskiner

Kategori:Datamaskiner