Классификация компьютеров
Итак, есть задачи, которые можно решить только с помощью высокопроизводительных вычислений. Какие же существуют инструменты?
Вот совсем простая классификация компьютеров (см. рисунок 1). Самые маленькие вычислительные способности у мобильных устройств, зато число их огромно. Следом за ними (по росту производительности и уменьшению количества) идут персональные компьютеры, затем серверы. Наконец, вершина вычислительных устройств - суперкомпьютеры.
Рисунок 1 «Классификация компьютеров»
Такая классификация интуитивно понятна, но все же нужно определить, по какому параметру мы выстраиваем компьютеры. Конечно, самый простой параметр — это производительность. Сейчас мы будем говорить о пиковой — т.е. теоретически максимально возможной или верхней границе — производительности вычислительного устройства (компьютера). Так уж повелось, что производительность вычисляют в числе операций с плавающей запятой, которые может выполнить компьютер за одну секунду (Floating Operations per Second — FLOPS, флопс).
Пиковая производительность современного персонального компьютера составляет примерно до 100 Гфлопс. В промежутке от 100 до 500 Гфлопс имеют производительность специализированные сервера. Производительность самых мощных суперкомпьютеров мира начинается с отметки в 100 Тфлопс.
Однако не нужно пытаться использовать эти цифры для классификации вычислительных устройств. Почему? Оксфордский толковый словарь по вычислительной технике, изданный в 1986 году, сообщает, что «суперкомпьютер — это очень мощная ЭВМ с производительностью свыше 10 MFLOPS (миллионов операций с плавающей запятой в секунду)». Сегодня этот результат перекрывают уже не только персональные компьютеры и мобильные телефоны, но и программируемые калькуляторы. В начале 90-х годов границу суперкомпьютера проводили около отметки в 300 MFLOPS.
В 1996 году специалисты двух ведущих "суперкомпьютерных" стран — США и Японии — договорились о подъеме планки суперкомпьютера до 5 GFLOPS.
Сейчас суперкомпьютер, занимающий последнее место в списке 500 самых мощных суперкомпьютеров мира имеет производительность 250 Тфлопс^3.
Кроме того, пиковая производительность компьютера очень сильно отличается от его реальной производительности. Реальная производительность, которую компьютер может показать при решении практической задачи, зависит от многих параметров:
специфики конкретной решаемой задачи;
алгоритма решения задачи;
быстродействия оперативной памяти;
быстродействия подсистемы ввода-вывода;
и др.
Технологии и системы организации высокопроизводительных вычислений
Выделяют три основных технологии организации высокопроизводительных вычислений:
вычислительный кластер — это группа вычислителей, объединенных высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс;
грид-система — это группа географически распределенных вычислителей, объединенных низкоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс;
«облачные вычисления» (cloud computing) — концепция обеспечения повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу настраиваемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, ресурсам процессоров и оперативной памяти, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам —как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены по требованию с минимальными эксплуатационными затратами.