Классификация компьютерных систем

операций в секунду)
flops - floating-point operations per second

i

на основе теста LINPACK по решению системы линейных алгебраических уравнений, являющейся общей задачей для численного моделирования
В июне 2020 г. проводился 55-й конкурс
Лидер – суперкомпьютер Fugaku-Фугаку
(производитель - Fujitsu, Япония, Институт физико-химических исследований) 513 petaflops. 48-ядерные однокристальные системы Fujitsu A64FX SoC на архитектуре ARM
Основные направления исследований — физика, химия, биология, медицина, технические науки и информатика.

В институте находятся
источник синхротронного излучения,
рентгеновский лазер на свободных электронах,
ускорительный комплекс циклотронов и синхротронов для производства и изучения короткоживущих изотопов

(а с июня 2018 лидер) - Summit (IBM, США, крупнейшая научно-исследовательская лаборатория Министерства энергетики США, штат Теннеси).
200 petaflops
4.608 серверов = 9.216 22-ядерных процессоров IBM Power9 и 27.648 графических процессоров
Стоимость $200 млн. Потребление энергии – как небольшой город.
Сферы применения: материаловедение, астрофизика (нейтронная физика), энергетика, раковые исследования и системная биология, национальная безопасность.
3 место - Sierra (IBM США,Калифорния, национальная лаборатория Министерства энергетики США)
94,6 petaflops
4 место (лидер 2016 года) – SunWay TaihuLight (Китай, Национальный суперкомпьютерный центр)
Скорость вычислений - 93 petaflops и 10.649.600 ядер
По скорости он в 2 раза быстрее и в 3 раза эффективнее предыдущего рекордсмена - Tianhe-2 (Milky Way-2) (сейчас 5 место)
(33,86 petaflops, 3.120.000 ядер, Китай, с 2013 года).

226
США 114
Япония 29
Франция 19
Германия 16
Голландия 15
Ирландия 14
Канада 12
Великобритания 10
Италия 7
Сингапур 4
Бразилия 4
Южная Корея 3, Саудовская Аравия, Норвегия - 3
Россия (36-е место: суперкомпьютер Кристофари (Christofari)) - 2
Австралия, ОАЭ, Тайвань,Швейцария,Швеция -2
Индия Финляндия – 2
Испания, Чехия - 1

202 (из 500)

Июнь 2018

Capitan

на основе CPU и GPU (процессоры и видеокарты), которые выйдут не ранее следующего года, а суперкомпьютер введен в 2023 г
создаётся по заказу Министерства энергетики США компанией Cray и будет использоваться для задач, связанных с ядерным оружием
это будет самый быстрый суперкомпьютер в мире (2 ExaFLOPS) (10**18 операций с плавающей запятой в сек)

El Capitan будет мощнее,
чем 200 самых мощных на сегодняшний день суперкомпьютеров TOP500
вместе взятых

скобках - изменение по сравнению с прошлой редакцией рейтинга):
Linux - 498 (+1) 99,6 %
UNIX - 2 (-1) 0,4 %
Смешанные - 0 (0) 0 %
Windows — 0 (0) 0 %
BSD — 0 (0) 0 %

ОС для суперкомпьютеров должны поддерживать
распараллеливание решения задач
синхронизацию параллельных процессов,
одновременно решающих подзадачи некоторой программы

Начиная с 2018 года, пятьсот самых высокопроизводительных систем в мире работают на Linux

– М-220, БЭСМ-6.
Параметры ранних mainframe-компьютеров:
быстродействие - несколько тысяч операций в секунду,
оперативная память – несколько тысяч ячеек (слов)
неудобный пользовательский интерфейс (без интерактивного взаимодействия)

Упоминаю эти системы потому, что именно для МЭЙНФРЕЙМОВ
- создавались первые ОС
- были реализованы все основные методы и алгоритмы

i

интенсивными вычислениями и обработкой больших объемов информации
Мэйнфрейм = Большая ЭВМ

Современные мэйнфрэймы – высокопроизводительные серверы с исключительной надежностью (отказоустойчивость), с большим объемом оперативной и внешней памяти, очень большой пропускной способностью устройств ввода и вывода информации

i

64-разрядной архитектурой
eServer zSeries
С 2008 года – новый уровень архитектуры
z/Architecture 2

Буква Z - от «zero down time», которое означает «ноль времени недоступности», позволяющее непрерывно поддерживать работу сервера

i

вычисления, например, в области метеорологии или моделирования ядерных процессов).
Главное - мощность процессора и объём оперативной памяти!
Мэйнфреймы применяются для целочисленных операций.
Главное - требовательность к скорости обмена данными, к надёжности и к способности одновременной обработки транзакций (ERP-системы, системы онлайн-бронирования, банковские системы).

Производительность мэйнфреймов вычисляется в миллионах операций в секунду (MIPS),
а суперкомпьютеров - в операциях с плавающей запятой (точкой) в секунду (flops).

i

единой системой.
Предназначены для
решения конкретной задачи
или выполнения
единого приложения
! Необязательно физически
расположены рядом
Используются для
высокопроизводительных
параллельных вычислений.
Наиболее известные в мире
компьютерные кластеры
расположены в
исследовательском центре
CERN (Швейцария)

ВЗЛОМ криптоалгоритма DES
1) Январь 1997 год (Роки Версер, США) за 96 дней
2) 1998 – компания Distributed.Net решила эту задачу
за 41 день
3) 1998 - Electronic Freedom Foundation (EFF)-
За 2 дня и 8 часов
4) 1999 - Джон Гилмор и компания Distributed.Net :
cеть из 100 тыс. ПК
(функционировала в Интернет как единый компьютер)
взломала зашифрованное сообщение
за 22 часа 15 минут
и получила приз
$ 10. тыс от компании RSA Data Security

?

соединенных компьютеров ,
которые
работают вместе = единая система.
В отличие от сетевых компьютеров,
каждый узел настроен
на выполнение одной задачи

ОС для кластеров должна
предоставлять средства для
конфигурирования кластера
управления компьютерами
распараллеливания задач
мониторинга кластерной системы

?

(тактовая частота) 1–3 ГГц,
оперативная память –
1-8 гигабайт и более,
объем жесткого диска – 200 Гб - 1 Тб и более
(1 терабайт, Тб = 1024 Гб)

Можно установить
несколько ОС



компьютеры
Встроенные порты и адаптеры для беспроводной связи:
Wi-Fi – вид радиосвязи, позволяющий работать в беспроводной сети с производительностью 10-100 мегабит в секунду (используется в зоне радиусом в несколько сотен метров от источника приема-передачи);
Bluetooth – радиосвязь на более коротких расстояниях (10 – 100 м для Bluetooth 3.0), используемая для взаимодействия компьютера с мобильным телефоном, наушниками, плейером и др.

даже DVD-ROM) подключаются через порты USB
Наличие карт-ридеров – портов для чтения всевозможных карт памяти, используемых в мобильных телефонах или цифровых фотокамерах
Обеспечивается также интерфейс FireWire для подключения цифровой видеокамеры
Критический параметр ноутбука – время работы батарей без подзарядки
Нетбук - ноутбук, предназначенный для работы в сети, обычно менее мощный и поэтому более дешевый, а также более миниатюрный

На ноутбуках используются те же операционные системы,
что и для настольных компьютеров
(например, Windows или MacOS).

i

компьютера (помещаются на ладони или в кармане, но по своему быстродействию иногда не уступают ноутбуку).
Серьезные недостатки КПК - это неудобство ввода информации (палочка-стайлус) и неудобство чтения информации на маленьком экране
имеют фактически те же порты и адаптеры, что и ноутбуки – Wi-Fi, Bluetooth, IrDA, USB