10 Superkomputer Terbaik

Jika seseorang mengatakan " superkomputer " , pikiran Anda mungkin melompat ke Deep Blue, dan Anda tidak akan sendirian. Wizard catur silikon IBM mengalahkan grandmaster Gary Kasparov pada tahun 1997, mengukuhkannya sebagai salah satu komputer paling terkenal sepanjang masa (beberapa kontroversi seputar kemenangan juga membantu). Selama bertahun-tahun, Deep Blue adalah wajah publik dari superkomputer, tetapi itu bukan satu-satunya pemikir buatan yang paling kuat di planet ini. Faktanya, IBM mengambil Deep Blue tak lama setelah kemenangan bersejarah itu! Baru-baru ini, IBM membuat sejarah superkomputer dengan Watson, yang mengalahkan "Jeopardy!" juara Ken Jennings dan Brad Rutter dalam pertandingan khusus.

Meski brilian, baik Deep Blue maupun Watson tidak akan mampu menandingi kekuatan komputasi sistem pada daftar TOP500 November 2013. TOP500 menyebut dirinya sebagai daftar "500 sistem komputer paling kuat yang tersedia secara komersial yang kami kenal." Superkomputer dalam daftar ini adalah kilas balik ke komputer awal tahun 1950-an -- yang menempati seluruh ruangan -- kecuali komputer modern yang menggunakan rak demi rak perangkat keras mutakhir untuk menghasilkan petaflops kekuatan pemrosesan .

Komputer rumah Anda mungkin berjalan pada empat inti prosesor. Sebagian besar superkomputer saat ini menggunakan ratusan ribu inti, dan entri teratas memiliki lebih dari 3 juta.

TOP500 saat ini bergantung pada benchmark Linpack, yang memberi komputer serangkaian persamaan linier untuk mengukur kinerja pemrosesannya, meskipun metode pengujian alternatif sedang dikerjakan. Daftar November 2013 melihat Tianhe-2 China di puncak dunia. Setiap enam bulan, TOP500 merilis daftar, dan beberapa komputer baru naik ke peringkat tercepat di dunia. Berikut adalah para juara pada awal 2014. Baca terus untuk melihat bagaimana mereka menggunakan keberanian elektronik mereka untuk bekerja.

1. SuperMUC (Jerman)
2. Vulcan (Amerika Serikat)
3. JuQUEEN (Jerman)
4. Stampede (Amerika Serikat)
5. Piz Daint (Swiss)
6. Mira (Amerika Serikat)
7. K komputer (Jepang)
8. Sequoia (Amerika Serikat)
9. Titan (Amerika Serikat)
10. Tianhe-2 (Cina)

SuperMUC bekerja pada 2,9 petaflops, berkat sekitar 150.000 inti pemrosesan. Terlepas dari kekuatan pemrosesan yang luar biasa ini, ia telah didorong dari No. 4 pada daftar Juni 2012 hingga ke No. 10. Ini adalah salah satu dari beberapa sistem IBM yang masuk dalam daftar, tetapi SuperMUC unik dalam beberapa cara yang berbeda. Terletak di Leibniz Supercomputing Centre Jerman, SuperMUC menggunakan sistem pendingin air panas baru untuk menjaga otak komputer agar tidak menggoreng saat melakukan miliaran demi miliaran operasi.

Efisiensi adalah apa yang benar-benar membedakan SuperMUC: IBM mengatakan itu 40 persen lebih hemat energi daripada sistem berpendingin udara. Mereka mengklaim air menghilangkan panas 4.000 kali lebih efisien daripada udara. Berkat perangkat kerasnya yang mutakhir, SuperMUC adalah superkomputer tercepat kedua di Jerman. Faktanya, ini adalah superkomputer tercepat ketiga di Eropa, dan hampir dua kali lebih cepat dari No. 10 tahun sebelumnya.

Vulcan adalah yang pertama dari empat komputer di 10 besar yang berjalan pada platform BlueGene/Q IBM yang kuat dengan prosesor Power BQC 16-core 1.6GHz. Mengungguli entri sebelumnya dengan lebih dari satu petaflop, pembangkit tenaga listrik ini berkinerja pada 4,3 petaflops dengan hampir 400.000 core-nya.

Superkomputer ini adalah salah satu dari dua dari 10 besar yang beroperasi di Administrasi Keamanan Nuklir Nasional Departemen Energi AS (NNSA) di Laboratorium Nasional Livermore (LLNL) di California . Pada pertengahan 2013, lab membuka waktu komputer di Vulcan untuk bisnis AS untuk kerja kolaboratif pada proyek yang akan meningkatkan kemajuan ilmiah dan teknologi, meningkatkan daya saing AS, dan meningkatkan tenaga kerja komputasi kinerja tinggi (HPC), semuanya dengan imbalan bagian dari biaya operasional. Vulcan juga dimaksudkan untuk bekerja sama dengan lembaga akademis dan penelitian di berbagai bidang seperti energi, keamanan, ilmu atmosfer, dan biosains.

JuQUEEN juga berjalan pada platform IBM BlueGene/Q, dengan kinerja maksimal 5 petaflops pada sekitar 459.000 core. Sementara banyak komputer dalam daftar telah ada selama beberapa tahun terakhir, JuQUEEN dibangun pada tahun 2012 sebagai pengganti sistem lain, JUGENE, yang merupakan sistem tercepat kesembilan pada TOP500 November 2010.

Para peneliti di Jülich-Aachen Research Alliance dapat mengajukan proposal proyek untuk membenarkan penggunaan beberapa inti JuQUEEN, dan jika disetujui, mereka dapat mengukir waktu dengan salah satu superkomputer paling kuat di dunia. Waktu untuk ini dan dua superkomputer Jerman kuat lainnya, SuperMUC dan HERMIT (ke-39 dalam daftar TOP500), dapat diminta melalui Gauss Center for Supercomputing (GCS) dan Partnership for Advance Computing in Europe (PRACE).

Stampede masuk ke posisi No. 7 pada November 2012, naik ke No. 6 pada Juni 2013 dan kemudian kembali ke posisi sebelumnya di daftar terbaru. Pendanaan untuk sistem ini berasal dari penghargaan dari National Science Foundation (NSF), dan Stampede ditempatkan di Texas Advanced Computing Center (TACC) di University of Texas di Austin. Sistem Dell PowerEdge ini berjalan Intel Xeon E5 8-core 2.7GHz prosesor dalam hubungannya dengan coprocessors Intel Xeon Phi. Kira-kira 462.000 core memungkinkannya mencapai kinerja hampir 5,2 petaflops.

Sejak Januari 2013, Stampede telah terbuka untuk digunakan oleh para ilmuwan dan peneliti lain di semua bidang sebagai bagian dari program Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) NSF, sebuah sistem virtual untuk berbagi kekuatan komputasi 16 superkomputer dan sumber daya terkait secara terbuka. Sembilan puluh persen dari sistem didedikasikan untuk XSEDE dan sisanya adalah kebijaksanaan direktur TACC. Peneliti yang memenuhi syarat di institusi AS mana pun dapat mengirimkan proposal melalui situs web XSEDE.

Meskipun Piz Daint telah beroperasi sejak April 2013, sistem Cray ini kemudian mengalami peningkatan besar yang mendorongnya ke posisi No. 6 dan mencopot JuQUEEN sebagai superkomputer paling kuat di Eropa.

Piz Daint menjalankan prosesor Intel Xeon E5 bersama dengan unit pemrosesan grafis NVIDIA (GPU) untuk kinerja tambahan, memungkinkannya mencapai 6,3 petaflops dengan 116.000 inti pemrosesan. Itu berada di Pusat Superkomputer Nasional Swiss (CSCS) dan akan digunakan untuk pemodelan pola cuaca dan iklim dan melakukan perhitungan ilmiah di berbagai bidang lainnya.

Piz Daint juga merupakan salah satu superkomputer paling hemat energi dalam daftar, dengan tingkat efisiensi 3.185,9 megaflops per watt (MFLOPS/W) [sumber: Green500 , Smith ]. Ini adalah satu-satunya superkomputer yang masuk 10 besar dalam daftar TOP500 dan GREEN500. GREEN500 mengambil semua superkomputer dalam daftar TOP500 dan memeringkatnya berdasarkan efisiensi energi. Arsitektur hibrid Piz Daint, yang menggunakan CPU tradisional (unit pemrosesan pusat) dan GPU yang lebih hemat energi, membantu menjaga penggunaan energinya tetap rendah.

IBM Mira, yang mulai beroperasi penuh pada tahun 2013, mencapai puncaknya pada kinerja 8,6 petaflops. Itu lebih dari 2 petaflops di atas Piz Daint, dan hampir 3,5 petaflops lebih banyak dari Stampede.

Mira berjalan pada 786.000 inti prosesor. Itu terletak di Laboratorium Nasional Argonne, laboratorium penelitian untuk Departemen Energi AS . Ini menggunakan platform BlueGene/Q IBM dan menggantikan sistem IBM yang lebih lama, Intrepid, yang menempati peringkat keempat dalam daftar pada tahun 2008.

Para peneliti yang mengajukan proposal untuk Program Dampak Komputasi Inovatif dan Novel pada Teori dan Eksperimen (INCITE) melalui Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi AS dapat mengklaim waktu prosesor pada Mira. Enam puluh persen kapasitas komputer digunakan untuk penelitian mereka, sementara 30 persen digunakan untuk Tantangan Komputasi Kepemimpinan Riset Komputasi Sains Tingkat Lanjut. 10 persen terakhir dicadangkan untuk perhitungan yang mendesak dan sensitif terhadap waktu [sumber: Information Week ].

Komputer K Fujitsu, satu-satunya superkomputer di Jepang yang masuk dalam 10 besar, memerintah sebagai superkomputer tercepat di dunia pada kedua daftar 2011, tetapi sejak itu turun ke No. 4. Tetap saja, komputer ini memecahkan penghalang satu digit dan membuat lompatan nyata dalam kecepatan di atas IBM Mira dengan kinerja 10,5 petaflops.

Komputer K terletak di RIKEN Advanced Institute for Computational Science Jepang, di mana ia melakukan operasi ilmiah termasuk pencegahan bencana global , meteorologi, dan penelitian medis [sumber: Fujitsu ]. Tidak seperti banyak superkomputer lain dalam daftar, itu tidak berjalan pada arsitektur IBM. Komputer K menggunakan prosesor octo-core SPARC64 VIIIfx milik Fujitsu sendiri. 705.000 inti komputernya membantunya menjalankan operasi dengan kecepatan luar biasa.

Tapi percaya atau tidak, tiga superkomputer tercepat terakhir adalah lompatan dan batas yang lebih kuat daripada komputer K.

Sequoia adalah superkomputer peringkat teratas pada daftar TOP500 Juni 2012, tetapi turun ke No. 2 pada November 2012, dan sekarang berada di No. 3. Masih tidak bungkuk, berkat sekitar 1,6 juta inti pemrosesan yang dapat menghasilkan 17,2 yang luar biasa. petaflops kinerja. Ingin tahu betapa luar biasanya itu?

Nah, jika kita melihat kembali kurang dari satu dekade yang lalu hingga 2008, Roadrunner IBM membuat sejarah (dan meraih slot teratas) untuk memecahkan 1 petaflop, alias melakukan 1.000 triliun operasi per detik [sumber: IBM ]. IBM mengatakan Roadrunner setara dengan 100.000 laptop 2008 dalam kinerjanya. Dan Sequoia 17 kali lebih cepat! Sequoia adalah salah satu dari empat komputer pada daftar November 2013 yang berjalan pada desain IBM BlueGene/Q, sebuah chip 16-core 1.6GHz. Itu bukan kecepatan clock yang sangat cepat menurut standar saat ini, tetapi dengan 96 rak chip, kinerjanya benar-benar meningkat.

Apa yang Sequoia lakukan dengan semua kecepatan itu? Sequoia 63 persen lebih cepat dari komputer tercepat keempat dalam daftar, dan IBM menempatkan Sequoia untuk bekerja, tentu saja. Seperti Vulcan, ia beroperasi di Administrasi Keamanan Nuklir Nasional Departemen Energi AS di Laboratorium Nasional Livermore. Komputer melakukan pekerjaan penting (dan rahasia): Salah satu tanggung jawabnya adalah mensimulasikan ledakan nuklir .

Salah satu dari dua sistem Cray dalam Daftar, Titan sesuai dengan namanya, menggunakan prosesor Opteron 6274 16-core 2.2GHz bersama dengan GPU NVIDIA untuk bekerja pada 17,6 petaflops yang menakjubkan pada sekitar 561.000 core. Itu terletak di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) yang dijalankan oleh Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge (OLCF). Titan meraih tempat No. 1 di Top500 sebulan setelah diluncurkan pada akhir 2012, tetapi turun ke No. 2 di peringkat Juni 2013, di mana ia tetap ada.

Titan secara teknis merupakan peningkatan besar dari superkomputer ORNL sebelumnya, Jaguar. Karena arsitektur hibridnya yang baru , Titan cocok dengan lemari yang sama dengan Jaguar sambil mencapai kecepatan sembilan kali lipat Jaguar dengan peningkatan konsumsi energi hanya sekitar 60 persen.

Titan adalah salah satu dari dua superkomputer dalam 10 besar yang menggabungkan GPU NVIDIA untuk meningkatkan kinerja sambil menjaga konsumsi daya lebih rendah daripada sistem semua-CPU yang sama kuatnya. Namun, memanfaatkan GPU untuk menjalankan aplikasi dengan kecepatan yang mampu sistem memerlukan pendekatan baru untuk memprogram perangkat lunaknya. Untuk mengatasi hal ini, OLCF telah bermitra dengan Cray dan NVIDIA untuk membuat Center for Accelerated Application Readiness (CAAR), yang bekerja keras untuk menghasilkan praktik terbaik untuk pengembangan kode.

Seperti halnya Mira, para peneliti dapat mengajukan proposal melalui program INCITE Departemen Energi AS untuk mendapatkan waktu untuk pekerja keras ini.

Tianhe-2 (yang berarti Bima Sakti-2) muncul di tempat kejadian pada tahun 2012, lebih dari dua tahun lebih cepat dari jadwal, dan melompat ke posisi No. Ini memproses pada 33,9 petaflops yang mencengangkan, hampir dua kali kinerja Titan atau Sequoia, dan lebih dari 10 kali kinerja Tianhe-1A, yang memegang posisi No. 10 pada Juni 2013.

Sistem ini berjalan pada campuran prosesor Intel Xeon E5, prosesor khusus, dan koprosesor Intel Xeon Phi: total sekitar 3.120.000 core.

Dikembangkan oleh Universitas Teknologi Pertahanan Nasional China (NUDT) dan berlokasi di Pusat Komputer Super Nasional di Guangzhou, sistem ini akan digunakan untuk pendidikan dan penelitian. Saat ini satu-satunya entri top-10 China, tetapi Tianhe-2 memberi mereka hak membual untuk kekuatan pemrosesan belaka dalam satu mesin.

Tianhe-2 berjalan pada versi kustom sistem operasi Ubuntu Linux yang disebut Kylin, yang dikembangkan melalui kemitraan antara NUDT, China Software and Integrated Circuit Promotions Center (CSIP) dan Canonical (pencipta Ubuntu). Faktanya, semua dari 10 superkomputer teratas, dan sebagian besar dari 500 teratas, menjalankan beberapa rasa Linux .

Kylin bukan hanya untuk superkomputer. Ini adalah sistem operasi sumber terbuka yang tersedia secara bebas yang dirancang khusus untuk pengguna Cina, dan dapat diunduh dari situs Ubuntu untuk digunakan pada komputer pribadi.

Catatan Penulis: Top 10 Superkomputer

Daftar superkomputer 2012 benar-benar menakjubkan. Komputer-komputer ini selalu super dibandingkan dengan PC yang kami miliki di rumah, tetapi melihat daftar beberapa tahun terakhir menunjukkan betapa banyak teknologi telah meningkat dalam waktu yang singkat. Baru-baru ini pada tahun 2008, superkomputer yang mampu menghasilkan kinerja 1 petaflop adalah masalah besar. Hari ini, superkomputer tercepat IBM dapat bekerja pada 16 petaflops! Saya bahkan tidak bisa membayangkan apa yang bisa dilakukan hal-hal ini dalam lima tahun. -WF

Saya memperbarui artikel ini dengan superkomputer teratas tahun 2013, dan betapa berbedanya setahun! Dari daftar November 2012 hingga November 2013, kekuatan pemrosesan komputer di tempat pertama dan kesepuluh hampir dua kali lipat. Semoga kemampuan komputasi yang terus meningkat ini akan diterjemahkan ke dalam terobosan ilmiah yang lebih banyak dan lebih cepat, seperti membuat robot rumahan yang berguna dan organ tumbuh yang perlu diganti dan sejenisnya. Pengembang superkomputer sudah mengincar masa depan pemrosesan exabyte, dan pada tingkat ini, itu mungkin hanya beberapa tahun lagi. - BJ

Artikel Terkait