معرفی قدرتمندترین ابر کامپیوتر های جهان

زمان مطالعه: ۷ دقیقه

موسسه The 500 به عنوان یک مجموعه گردآورنده اطلاعات در خصوص قدرتمندترین ابر کامپیوتر های جهان فعالیت می کند و لیست اعلامی توسط این موسسه از اعتبار بسیار بالایی برخوردار است. به طور معمول لیست این موسسه در بازه زمانی مشخص هر ۶ ماه یکبار (ماه ژوئن و ماه نوامبر سال میلادی) مورد به روز رسانی قرار می گیرد. در این مطلب به معرفی و بررسی مشخصات فنی ۱۰ غول پردازشی جهان می پردازیم.

ابتدا قصد داریم تا آمار مربوط به تولید کنندگان و کشور های دارای ابر کامپیوتر در جهان را ارائه دهیم که نشان دهنده روند پیشرفت شرکت های بزرگ جهان و کشورهای پیشرفته است. دو کشور چین و آمریکا در سال های اخیر در حال رقابت بر سر تصاحب جایگاه اول از نظر قدرت پردازشی هستند، اما اختلاف میان این دو از نظر عملکرد بسیار زیاد بوده و دو سوپر کامپیوتر قدرتمند در کشور آمریکا در آمار مربوط به ماه ژوئن به عنوان رتبه های برتر در لیست The 500 مشاهده می شوند و غول پرداشی کشور چین نیز جایگاه سوم را در اختیار دارد.

با ساخت یک ابر کامپیوتر جدید به نام Fugaku در کشور ژاپن، همه چیز رنگ و بوی دیگری گرفته و این بار چشم بادامی های عاشق فناوری، به جایگاه اول دست یافتند. اختلاف میان Fugaku و سوپر کامپیوتر آمریکایی Summit به حدی زیاد است که می توان باز پس گیری جایگاه اول توسط آمریکایی ها را در ماه های اخیر غیر ممکن دانست.

در حال حاضر کمپانی Lenovo به عنوان برترین تجهیز کننده ابر کامپیوتر در سطح جهان شناخته می شود، اما از نظر عملکرد کمپانی Fujitsu جایگاه اول را در اختیار دارد که بخش قابل توجهی از این دستاورد به ساخت و تجهیز Fugaku ارتباط دارد. در رتبه بندی کشور ها نیز، چینی ها از هر دو جنبه بیشترین تعداد و بهترین عملکرد، جایگاه اول را در اختیار دارند و در مکان دوم نیز آمریکایی ها حضور دارند.

۱۰- ابر کامپیوتر مستقر در عربستان سعودی که با نام DAMMAM-7 شناخته می شود، با قدرت پردازشی ۲۲.۴ پتافلاپ در جایگاه دهم قرار دارد. در این غول پردازشی که در مجموعه آرامکو مورد استفاده قرار می گیرد، تعداد ۶۷۲۵۲۰ هسته پردازشی از نوع Xeon Gold 6248 که هر کدام از آنها دارای ۲۰ هسته پردازشی هستند، به کار رفته است. البته این تنها کامپیوتر قدرتمند موجود در مجموعه آرامکو نیست و در سال ۲۰۲۰ یک ابر کامپیوتر دیگر به نام Unizah-II نیز در این مجموعه آغاز به کار کرده است. قدرتمندترین کارت گرافیک جهان با کاربرد مخصوص دیتاسنتر ها به نام NVIDIA Tesla V100 SXM2 در ابر کامپیوتر عربستانی به کار رفته و برقراری ارتباط میان اجزای مختلف و Node ها توسط سیستم ارتباطی InfiniBand HDR 100 انجام شده است. غول پردازشی جدید مجموعه آرامکو در حالت Peak می تواند قدرت پردازشی ۵۵.۴ پتافلاپ را ارائه دهد.

۹- جایگاه نهم در اختیار ابر کامپیوتر Frontera مستقر در دانشگاه و مرکز محاسباتی تگزاس آمریکا قرار دارد که با قدرت پردازشی ۲۳.۵ پتافلاپ به فعالیت می پردازد. برای راه اندازی این مجموعه از سرور های Dell C6420 به همراه پردازنده های Xeon Platinum 8280 مجهز به ۲۸ هسته پردازشی با فرکانس کاری ۲.۷ گیگاهرتز و سیستم ارتباطی Mellanox InfiniBand HDR استفاده شده است. در مجموع تعداد ۴۴۸۴۴۸ هسته پردازشی در Frontera به کار رفته و در حالت Peak می توان به قدرت پردازشی ۳۸.۷ پتافلاپ دست یافت.

۸- کمپانی تولید کننده پنل های خورشیدی و راه انداز پروژه های انرژی خورشیدی که در کشور ایتالیا فعالیت می کند، در سال ۲۰۲۰ اقدام به خریداری و راه اندازی یک غول پرداشی ۳۵.۴ پتافلاپی با استفاده از ۶۶۹۷۶۰ هسته پردازشی کرد تا جایگاه هشتم را در انتهای سال میلادی جاری کسب کند. بهره گیری از پردازنده های ۲۴ هسته ای Xeon Gold 6252 که با فرکانس ۲.۱ گیگاهرتز فعالیت می کنند و حضور کارت گرافیک قدرتمند NVIDIA Tesla V100 نشان می دهد که ابر کامپیوتر HPC5 متعلق به مجموعه Eni S.p.A می تواند به خوبی نیاز مشتریان کمپانی ایتالیایی را برطرف سازد. البته قدرت پردازشی HPC5 در حالت پیک می تواند به ۵۱.۷ پتافلاپ افزایش یابد.

۷- موسسه تحقیقاتی FZJ (مخفف Forschungszentrum Jülich) که در حوزه تحقیقات در کشور آلمان فعالیت می کند، ابر کامپیوتر جدید خود را به نام JUWELS Booster Module را با بهره گیری از پردازنده های AMD EPYC 7402 مجهز به ۲۴ هسته و فرکانس ۲.۸ گیگاهرتز و همراهی سیستم کمک پردازشی NVIDIA A100 موفق به ارائه قدرت پردازشی ۴۴.۱ پتافلاپ در حالت استاندارد و قدرت ۷۰.۹۸ در حالت Peak می شود. تعداد کل هسته های پردازشی در این مجموعه برابر با ۴۴۹۲۸۰ هسته است. هر چند تعداد هسته های آن در مقایسه با HPC5 کمتر بوده، اما قدرت پردازشی FZJ آلمانی به دلیل بهره مندی از پردازنده های قدرتمندتر، به مراتب بالاتر است.

۶- ابر کامپیوتر Tianhe-2A که در مرکز ملی سوپر کامپیوتر گوانگژو چین به فعالیت می پردازد، با بهره گیری از پردازنده های ۱۲ هسته ای Intel Xeon E5-2692V2 با فرکانس کاری ۲.۲ گیگاهرتز و چیپ شتاب دهنده Matrix-2000 می تواند قدرت پردازشی ۶۱.۴۴ پتافلاپ را فراهم سازد. در صورتی که قدرت پردازشی این مجموعه به حالت Peak افزایش یابد، می توانید به قدرت ۱۰۰.۶۷ پتافلاپ دست پیدا کنید. تمام قطعات ذکر شده که شامل ۴۹۸۱۷۶۰ هسته پردازشی می شود، درون مجموعه ای از سرور های TH-IVB-FEP نصب شده اند. توان مصرفی Tianhe-2A به صورت دقیق برابر با ۱۸۴۸۲ کیلو وات به ثبت رسیده است.

۵- کمپانی انویدیا که در سال های اخیر فعالیت های قابل توجهی در زمینه تولید چیپ های شتاب دهنده انجام داده، اکنون عنوان پنجمین سوپر کامپیوتر قدرتمند جهان را با ابر کامپیوتر Selene در اختیار دارد. در این مجموعه قدرتمند از چیپ یکپارچه NVIDIA DGX A100 استفاده شده که در قالب آن می توانید ردپای پردازنده مرکزی AMD EPYC 7742 دارای ۶۴ هسته پردازشی با فرکانس کاری ۲.۲۵ گیگاهرتز و چیپ شتاب دهنده NVIDIA A100 مشاهده می شود. در مجموع تعداد ۵۵۵.۵۲۰ هسته پردازشی بسیار قدرتمند در Selene به کار رفته و ارتباط میان آنها نیز توسط سیستم ارتباطی Mellanox HDR Infiniband صورت می پذیرد. قدرت پردازشی ابر کامپیوتر انویدیا در حالت استاندارد برابر با ۶۳.۴۶ پتافلاپ بوده که در حالت Peak به ۷۹.۲۱۵ پتافلاپ افزایش می یابد. توان مصرفی این مجموعه به صورت دقیق برابر با ۲۶۴۶ کیلو وات بوده که نشان دهنده حجم بهینه سازی انویدیا برای ارائه قدرت پردازشی بی نظیر در کنار توان مصرفی ایده آل است.

۴- ابر کامپیوتر چینی Sunway Taihulight که در مرکز ملی SuperComputing در ووکسی راه اندازی شده، به تعداد قابل توجه ۱۰.۶۴۹.۶۰۰ هسته پردازشی از نوع Sunway SW26010 مجهز شده که هر کدام از این پردازنده ها دارای ۲۶۰ هسته با فرکانس کاری ۱.۴۵ گیگاهرتز هستند. قدرت کلی این مجموعه حدود ۹۳ پتافلاپ بوده که در حالت Peak به ۱۲۵.۴۳۵ پتافلاپ افزایش می یابد. توان مصرفی سوپر کامپیوتر چینی که جایگاه چهارم را در جهان در اختیار دارد، به صورت دقیق برابر با ۱۵۳۷۱ کیلو وات اعلام شده است.

۳- ابر کامپیوتر Sierra که در سال ۲۰۱۸ در موسسه تحقیقاتی LLNL آمریکا مورد بهره برداری قرار گرفته، با برخورداری از پردازنده های IBM POWER9 به جایگاه سومین سوپر کامپیوتر قدرتمند جهان دست یافته است. پردازنده های ۲۲ هسته ای آی بی ام با فرکانس کاری ۳.۱ گیگاهرتز و حضور شتاب دهنده های NVIDIA VOLTA GV100 سبب ایجاد یک غول پردازشی مجهز به تعداد ۱۵۷۲۴۸۰ هسته پردازشی شده و قدرت قابل توجه ۹۴.۶۴ پتافلاپ را ارائه می دهند. قدرت پردازشی این مجموعه که از سیستم ارتباطی Dual-Rail Mellanox EDR Infiniband بهره می برد، در حالت Peak می تواند به ۱۲۵.۷۱۲ پتافلاپ افزایش یابد. توان مصرفی Sierra در حالت استاندارد برابر با ۷۳۴۸ کیلووات اعلام شده است.

۲- ابر کامپیوتر Summit که در آزمایشگاه ملی Ridge در آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد، هم اکنون جایگاه دوم را از نظر قدرت پردازشی در اختیار دارد. وجود ۲۴۱۴۵۲۹ هسته پردازشی از نوع IBM POWER9 که مشابه با همان نمونه به کار رفته در Sierra است، قابلیت ارائه قدرت پردازشی برابر با ۱۴۸.۶۰۰ پتلافلاپ در حالت استاندارد و قدرت شگفت انگیز ۲۰۰.۷۹۴ پتافلاپ را در حالت Peak فراهم می سازد. همانند سوپر کامپیوتر Sierra شاهد به کارگیری شتاب دهنده های کمپانی انویدیا از نوع Volta GV100 هستیم. در حقیقت می توان گفت که Sierra و Summit از ساختار مشابهی برخوردارند، اما با این تفاوت که در سامیت شاهد به کارگیری تعداد هسته های پردازشی بیشتر هستیم.

۱- چشم بادامی های صنعت فناوری سرانجام به جایگاهی که سال ها در انتظار آن بودند، دست یافتند و هم اکنون ابر کامپیوتر Fugaku که در مرکز RIKEN برای علوم محاسباتی مورد استفاده قرار می گیرد، با قدرت پردازشی حیرت آور ۴۴۲.۰۱۰ پتافلاپ در حالت استاندارد به عنوان قدرتمندترین سوپر کامپیوتر جهان شناخته می شود. وجود ۷۶۳۰۸۴۸ هسته پردازشی از نوع A64FX مجهز به ۴۸ هسته با فرکانس ۲.۲ گیگاهرتز و به کارگیری ۵۰۸۷۲۳۲ گیگابایت حافظه رم که به طور حتم چشمانتان را تا نهایت توانایی باز کرده! می تواند قدرت Peak به میزان ۵۳۷.۲۱۲ پتافلاپ را ارائه دهد. توان مصرفی این غول ژاپنی که توسط کمپانی Fujitsu راه اندازی شده، برابر با ۲۹۸۹۹ کیلووات اعلام گردیده است.