巨大的超級計算機仍然存在。這是它們今天的用途

超級計算機在90年代是一場大規模的競賽,因為美國、中國和其他國家都爭相擁有最快的計算機。雖然這場競賽已經平息了一些,但這些巨型計算機仍然用來解決世界上的許多問題。...

超級計算機在90年代是一場大規模的競賽,因為美國、中國和其他國家都爭相擁有最快的計算機。雖然這場競賽已經平息了一些,但這些巨型計算機仍然用來解決世界上的許多問題。

隨著摩爾定律(一個古老的觀察表明,計算能力大約每兩年翻一番)進一步推動我們的計算硬體,解決問題的複雜性也隨之增加。雖然超級計算機過去相當小,但現在它們可以佔據整個倉庫,所有的倉庫都裝滿了相互連線的計算機機架。

什麼使電腦“超級”?

“超級計算機”一詞意味著一臺巨大的計算機比你簡單的膝上型電腦強大很多倍,但這離實際情況不遠了。超級計算機是由成千上萬臺小型計算機組成的,它們連線在一起執行一項任務。資料中心中的每個CPU核心可能都比桌面計算機執行得慢。正是它們的結合使得計算如此高效。在這種規模的計算機中,涉及到很多網路和特殊的硬體,這並不像把每個機架**網路那麼簡單,但是你可以這樣設想它們,而且你不會離目標太遠。

並不是每個任務都能如此輕鬆地並行化,所以你不會用超級計算機以每秒百萬幀的速度運行遊戲。平行計算通常擅長於加速非常面向計算的計算。

超級計算機是以每秒的浮點運算(FLOPS)來衡量的,這本質上是衡量它運算速度的一個指標。目前速度最快的是IBM的Summit,它可以達到200 PetaFLOPS以上,比大多數人習慣的“Giga”快100萬倍。

什麼是它們主要用於科學研究(they used for mostly science)?

超級計算機是計算科學的支柱。它們被用於醫學領域,為癌症研究進行蛋白質摺疊模擬,在物理學領域,為大型工程專案和理論計算進行模擬,甚至在金融領域,用於跟蹤股市,以在其他投資者中佔優勢。

也許對普通人最有利的工作是天氣建模。準確預測下週三你是否需要一件外套和一把雨傘是一項令人驚訝的艱鉅任務,即使是今天的巨型超級計算機也無法做到非常準確。從理論上講,為了執行全天候模型,我們需要一臺以ZettaFLOPS為單位測量速度的計算機,比PetaFLOPS快兩層,比IBM的Summit快5000倍左右。我們可能要到2030年才能達到這一點,儘管阻礙我們前進的主要問題不是硬體,而是成本。

購買或建造所有這些硬體的前期成本已經足夠高了,但真正的推動因素是電費。許多超級計算機每年都要耗電數百萬美元才能繼續執行。因此,雖然理論上沒有限制,你可以連線多少個裝滿電腦的大樓,但我們只能建造足夠大的超級計算機來解決當前的問題。

那麼我將來會在家裡有一臺超級計算機嗎?

在某種意義上,你已經做到了。如今,大多數桌上型電腦的效能都可以與老式超級計算機媲美,即使是普通的智慧**,其效能也要高於聲名狼藉的Cray-1。所以很容易與過去做比較,並對未來進行理論分析。但這在很大程度上是由於多年來平均CPU的速度越來越快,現在已經沒有這麼快了。

最近,摩爾定律在我們達到**電晶體的極限時已經變慢了,所以CPU的速度並沒有變快多少。它們的體積越來越小,能效也越來越高,這就推動了CPU效能朝著桌上型電腦每塊晶片擁有更多核心和移動裝置整體功能更強的方向發展。

但是很難想象普通使用者的問題是由不斷增長的計算需求引起的。畢竟,你不需要超級計算機來瀏覽網際網路,而且大多數人也不會在地下室進行蛋白質摺疊模擬。今天的高階消費硬體遠遠超過了正常的用例,並且通常被保留用於從中受益的特定工作,比如3D渲染和程式碼編譯。

所以不,你可能沒有。最大的進步可能是在移動領域,因為**和平板電腦的功率接近桌面水平,這仍然是一個相當不錯的進步。

圖片來源:Shutterstock,Shutterstock

  • 發表於 2021-04-04 01:21
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