دسترسی به محاسبات پیچیده و پیشرفته با سوپرکامپیوترها

 ابرکامپیوترها دقیقا چه هستند؟

تعریف دقیقی برای ابرکامپیوترها یا سوپرکامپیوترها وجود ندارد .میتوانیم بگوییم که ابرکامپیوتر به لحاظ ساختاری نسخه کامل شده ای از کامپیوتر خانه شماست.کامپیوتری که امروز در خانه های ما است در مقایسه با آنچه در گذشته نه چندان دور استفاده میکردیم یک ابررایانه است.ابررایانه تفاوت اصلی که با کامپیوتر خانه دارد در نوع پردازشش است. وقتی شما با کامپیوتر منزلتان یک فرمانی را اجرا میکنید نهایتا ۲تا ۴هسته پردازشی آن فرمان را انجام میدهند.در ابر رایانه ها برای اینکه این پردازش را انجام دهیم این حجم را توزیع میکنیم . و این دستورات را به قسمت های کوچک تر تقسیم میکنیم و هر کدام از قسمت های کوچکتر را به یک پردازنده اختصاص میدهیم تا بتوانند پردازش را انجام دهند.

پردازش های موازی؟
پس میتوانیم روی همان ساختار ما یک پلتفرم سخت افزاری و نرم افزاری را در کنار همدیگر داریم. که پلتفرم های شبکه هم به آن اضافه شده اند.اتحادیه اروپا طرحی را داده که میگوید شب ها که کامپیوتر های سازمان ها بیکار میمانند، اگر ما قدرت این کامپیوتر هارا جمع کنیم و آن زمانی که از این کامپیوتر ها استفاده نمیشود را اختصاص بدهیم به عملکرد یک مدل دارو در بدن انسان، به جای اینکه ۱۵سال طول بکشد که ما بتوانیم به نتیجه این تحقیقات برسیم ، در عرض۳ماه میتوانیم به نتیجه برسیم

به عبارتی شیوه دیگری از ابر رایانه ها این است که شبکه ای از کامپیوتر های گوشه و کنار را بهم وصل کنیم و آنها همزمان باهم دیگر کاری را انجام می دهند؟
میتواند همزمان نباشد. شما توزیع میکنید یک دستور را به یک رایانه اختصاص می دهید، آن رایانه خروجی اش را برای شما میفرستد حالا یا آن خروجی برای شما قابل استفاده است یا باید دوباره پردازش شود و به یک رایانه دیگر اختصاص دهید.
در ابر رایانه ها ما چندین هزار پردازنده داریم. در همین ابر رایانه ای که هند قرار است به تازگی راه بیاندازد۴۲۰۰ پردازنده دارد.

۴۲۰۰ پردازنده یا رایانه عادی.
میتوانیم اینطوری هم حساب کنیم. بعضی وقت ها دو پردازنده را روی یک رایانه استفاده میکنیم یعنی دو پردازنده روی یک مادربرد.اما به صورت کلی این است که ۴۲۰۰ واحد پردازشی که هر کدام از آنها میتواند ۴تا۸ هسته پردازشی داشته باشد یا حتی بیشتر تا ۱۶ هسته را به آن دست یافتند . پس میتوانیم بگوییم در اینجا واحد های پردازنده زیادی موثر هستند.

چه کارهایی را ما یا ابر رایانه ها میتوانیم انجام دهیم. این سوال  بزرگی است که درکشور ما بعضی وقت ها خیلی فکر میشود. در مرکز پژوهش های ارزشی پیشرفته دانشگاه امیر کبیر  دانشجویان رایانه ای ساختند براساس پلتفروم متن باز روی سیستم عامل ایندکس. که برای هواشناسی استفاده شده.

آیا حجم اطلاعات ورودی تعیین میکند که شما از چه پردازنده ای استفاده کنید؟

قطعا همینطور است

الان در مورد این ابر رایانه هندی به دلیل حجم بالای منابع و سرس های مختلف اطلاعاتی که میرسد ، یکی باید بتواند تحلیل کند که این چیست؟ نتیجه گیری کند که هوا خوب است یا نه؟ به همین خاطر ۴۲۰۰ هسته پردازنده لازم دارد؟
درست است.ببینید فیزیک قوانین کاملا مشخصی دارد .شما وقتی به طبیعت مراجعه میکنید کنش و واکنش های مشخصی دارد، کنش ها را جمع میکنیم وحالا میخواهیم ببینیم چه اتفاقی می افتد. ببینید وقتی ریز گرد ها وارد کشور میشود به کدام سمت میروند. اگر خاطرتان باشد  دفعه قبل که ریز گرد ها آمدند از  کرانه جنوب کشور به سمت سیستان و بلوچستان رفتند اما الان میبینیم که به سمت حاشیه البرز می آیند و به سمت شمال کشور و غرب کشور و به سمت کردستان حرکت میکنند
بر اساس اینکه وزش باد به چه سمتی است ، ناهمواری های زمین چه شکلی دارد . چه گرانشی میتواند این ریز گرد ها را روی زمین بنشاند و از حجمشان کمتر کند ، چه بیابان هایی  سر راه اینها است ، اینها همه فرمول های مشخصی دارد و وقتی شما این را شبیه سازی میکنید میتوانید پیش بینی نسبتا دقیقی در مورد اینکه در آینده قرار است چه اتفاقی بیافتد داشته باشید

 و این جاست که یک پردازنده قوی و یک ابررایانه قوی لازم است
یک خاطره و تجربه ای ما در مورد ابررایانه ها داشتیم . ما توانستیم موشکی را طراحی کنیم که تا ارتفاعی از سطح زمین دور شود.این موشک وقتی از زمین بلند شد نیروی پیشرانه اش را حساب کردیم. هرچقدر از زمین دورتر میشود شتاب گرانشی زمین کمتر میشود، سوخت این موشک میسوزد، پس وزن موشک کم میشود،فاکتورهای زیادی را باید محاسبه میکردیم و اینها تنها برای یک هزارم ثانیه بود و یک هزارم ثانیه بعدی یکسری اتفاقات دیگری می افتد و همین طور تکرار میشد تا دقیقه بعدی و ساعت بعدی

حالا فرض کنید وقتی موجود زنده ای داخل این موشک باشد سرنوشتش بستگی دارد به همه محاسباتی که از قبل انجام شده است.
ببینید میلیون ها، میلیون محاسبه باید انجام دهید تا بتوانید به نتیجه آن کار برسید.برای محاسبات واحدی به نام flops داریم . ما میبینیم در ابررایانه ها از  واحدهای ترافلاپس و پتا فلاپس استفاده می کنند.وقتی میگوییم ترافلاپس یعنی ۱۰به توان ۱۲ عملکرد را در ثانیه می توانند محاسبه کنند. رقم فوق العاده بزرگی است. پس می بینید حجم پردازش هایی که انجام شده، حجم بزرگی است.
وقتی مردم دنیا دارند جستجو می کنند یک رایانه ای با قدرت ۲۰۰تا ۳۰۰ترافلاپس شروع می کند به پردازش کردن این اطلاعات، شما به یک بانک اطلاعاتی وصل می شوید که این بانک اطلاعاتی نشانی آدرس هایی که شما می خواهید را داخل خود دارد و از لحظه ای که شما شروع به تایپ می کنید ، این پردازش شروع می شود و همان لحظه نتیجه را به شما برمی گرداند.اینکه وقتی دارو به بدن وارد می شود در قسمت های مختلف بدن ما چه اتفاقی می افتد، اینکه وقتی موشک به فضا می فرستیم چه اتفاقی می افتد،اینکه هواشناسی چه اتفاقی می افتد، اینها همه پردازش هایی است که فوق العاده زمانبر است و اگر ما این فناوری را نداشته باشیم و به چنین قدرتی دسترسی نداشته باشیم، ممکن است سالها طول بکشد.

متشکرم از بابک نقاش و آنچه از ابر رایانه ها به ما گفت

 

No tags for this post.