सेमुर क्रे और सुपरकंप्यूटर

हम में से बहुत से लोग परिचित हैं कंप्यूटर. आप इस ब्लॉग पोस्ट को पढ़ने के लिए एक का उपयोग करने की संभावना रखते हैं क्योंकि लैपटॉप, स्मार्टफोन और टैबलेट जैसे उपकरण अनिवार्य रूप से एक ही अंतर्निहित कंप्यूटिंग तकनीक हैं। दूसरी ओर, सुपर कंप्यूटर, कुछ हद तक गूढ़ हैं क्योंकि वे अक्सर हॉकिंग के बारे में सोचते हैं, महंगा, सरकारी संस्थानों, अनुसंधान केंद्रों और बड़े के लिए ऊर्जा-चूसने वाली मशीनें विकसित और बड़ी कंपनियों।

उदाहरण के लिए, चीन की सनवे ताइहूलाइट, वर्तमान में दुनिया की सबसे तेज सुपर कंप्यूटर है, टॉप 500 के सुपर कंप्यूटर रैंकिंग के अनुसार लें। इसमें 41,000 चिप शामिल हैं (अकेले प्रोसेसर का वजन 150 टन से अधिक है), इसकी कीमत लगभग $ 270 मिलियन है और इसकी पावर रेटिंग 15,371 kW है। हालाँकि, दूसरी तरफ, यह प्रति सेकंड गणनाओं का प्रदर्शन करने में सक्षम है और 100 मिलियन पुस्तकों तक संग्रहीत कर सकता है। और अन्य सुपर कंप्यूटरों की तरह, इसका उपयोग विज्ञान के क्षेत्र में कुछ सबसे जटिल कार्यों जैसे मौसम पूर्वानुमान और औषधि अनुसंधान से निपटने के लिए किया जाएगा।

सुपरकंप्यूटर की धारणा पहली बार 1960 के दशक में पैदा हुई जब सेमूर क्रे नामक एक इलेक्ट्रिकल इंजीनियर ने दुनिया का सबसे तेज कंप्यूटर बनाने की शुरुआत की। क्रे, जिसे "सुपरकंप्यूटिंग का जनक" माना जाता है, ने व्यावसायिक कंप्यूटिंग दिग्गज में अपना पद छोड़ दिया था स्पेरी-रैंड नवगठित नियंत्रण डेटा निगम में शामिल होने के लिए ताकि वह विकास पर ध्यान केंद्रित कर सके वैज्ञानिक कंप्यूटर। दुनिया के सबसे तेज़ कंप्यूटर का शीर्षक आईबीएम 7030 "स्ट्रेच" के समय रखा गया था, जो वैक्यूम ट्यूब के बजाय ट्रांजिस्टर का उपयोग करने वाले पहले में से एक था।

1964 में, क्रे ने CDC 6600 को पेश किया, जिसमें सिलिकॉन के पक्ष में जर्मेनियम ट्रांजिस्टर को बदलने और एक फ्रीन-आधारित शीतलन प्रणाली जैसे नवाचार शामिल थे। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह 40 मेगाहर्ट्ज की गति से दौड़ा, प्रति सेकंड लगभग तीन मिलियन फ्लोटिंग-पॉइंट ऑपरेशन निष्पादित किया, जिसने इसे दुनिया का सबसे तेज कंप्यूटर बना दिया। अक्सर दुनिया का पहला सुपर कंप्यूटर माना जाता है, सीडीसी 6600 अधिकांश कंप्यूटरों की तुलना में 10 गुना तेज और तीन गुना तेज था। आईबीएम 7030 स्ट्रेच। इस उपाधि को अंततः 1969 में इसके उत्तराधिकारी सीडीसी 7600 को दिया गया।

1972 में, Cray ने अपनी खुद की कंपनी Cray Research बनाने के लिए Control Data Corporation छोड़ दिया। बीज पूंजी बढ़ाने और निवेशकों से वित्तपोषण के कुछ समय बाद, क्रे ने क्रे 1 का डेब्यू किया, जिसने कंप्यूटर के प्रदर्शन के लिए एक विस्तृत मार्जिन से बार उठाया। नई प्रणाली 80 मेगाहर्ट्ज की घड़ी की गति से चली और प्रति सेकंड 136 मिलियन फ्लोटिंग-पॉइंट ऑपरेशन (136 मेगाफ्लॉप) का प्रदर्शन किया। अन्य अनूठी विशेषताओं में एक नए प्रकार का प्रोसेसर (वेक्टर प्रसंस्करण) और एक गति-अनुकूलित हॉर्सशो-आकार का डिज़ाइन शामिल है जिसने सर्किट की लंबाई को कम कर दिया। क्रे 1 को 1976 में लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी में स्थापित किया गया था।

1980 के दशक तक क्रे ने खुद को सुपरकंप्यूटिंग में प्रचलित नाम के रूप में स्थापित कर लिया था और किसी भी नई रिलीज को व्यापक रूप से अपने पिछले प्रयासों से निपटने की उम्मीद थी। इसलिए जब क्रे क्रे 1 के उत्तराधिकारी पर काम करने में व्यस्त था, कंपनी में एक अलग टीम ने क्रे एक्स-एमपी को बाहर रखा, एक मॉडल जिसे क्रेट 1 के अधिक "क्लीन अप" संस्करण के रूप में बिल किया गया था। यह एक ही घोड़े की नाल के आकार के डिजाइन को साझा करता है, लेकिन कई प्रोसेसर को घमंड करता है, स्मृति साझा करता है और कभी-कभी एक के रूप में एक साथ जुड़े दो क्रे 1s के रूप में वर्णित किया जाता है। क्रे एक्स-एमपी (800 मेगाफ्लॉप) पहले "मल्टीप्रोसेसर" डिजाइनों में से एक था और दरवाजे को खोलने में मदद करता था। समानांतर प्रसंस्करण, जिसमें कंप्यूटिंग कार्यों को भागों में विभाजित किया जाता है और एक साथ निष्पादित किया जाता है विभिन्न प्रोसेसर.

क्रे एक्स-एमपी, जिसे लगातार अपडेट किया गया था, 1985 में क्रे 2 के लंबे समय से प्रतीक्षित लॉन्च तक मानक वाहक के रूप में कार्य किया। अपने पूर्ववर्तियों की तरह, क्रे के नवीनतम और सबसे बड़े एक ही घोड़े की नाल के आकार और एकीकृत लेआउट के साथ बुनियादी लेआउट पर ले जाया गया जिसमें तर्क बोर्डों पर एक साथ ढेर किया गया। इस बार, हालांकि, घटकों को इतनी कसकर बंद कर दिया गया था कि गर्मी को फैलाने के लिए कंप्यूटर को एक तरल शीतलन प्रणाली में डुबो देना पड़ा। क्रे 2 भंडारण को संभालने के आरोप में "अग्रभूमि प्रोसेसर" के साथ आठ प्रोसेसर से लैस है, स्मृति और "पृष्ठभूमि प्रोसेसर" को निर्देश देते हुए, जिन्हें वास्तविक गणना के साथ सौंपा गया था। कुल मिलाकर, इसने 1.9 बिलियन की प्रोसेसिंग स्पीड पैक की फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस प्रति सेकंड (1.9 गिगाफ्लॉप्स), क्रे एक्स-एमपी की तुलना में दो गुना तेज।

कहने की जरूरत नहीं है, क्रे और उनके डिजाइन ने सुपर कंप्यूटर के शुरुआती युग में शासन किया। लेकिन वह केवल एक ही क्षेत्र को आगे बढ़ाने वाला नहीं था। 80 के दशक के शुरुआती दिनों में भी बड़े पैमाने पर समानांतर कंप्यूटरों का उदय हुआ था, जो हजारों प्रोसेसर द्वारा संचालित थे, हालांकि प्रदर्शन बाधाओं को नष्ट करने के लिए मिलकर काम कर रहे थे। कुछ पहले मल्टीप्रोसेसर सिस्टम डब्ल्यू द्वारा बनाए गए थे। डैनियल हिलिस, जो मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में स्नातक छात्र के रूप में विचार के साथ आए थे। उस समय लक्ष्य एक दूसरे के बीच सीपीयू प्रत्यक्ष अभिकलन होने की गति सीमाओं को पार करना था प्रोसेसर का विकेंद्रीकृत नेटवर्क विकसित करके प्रोसेसर जो मस्तिष्क के तंत्रिका के समान कार्य करता है नेटवर्क। उनका लागू समाधान, 1985 में कनेक्शन मशीन या सीएम -1 के रूप में पेश किया गया, जिसमें 65,536 इंटरकनेक्टेड सिंगल-बिट प्रोसेसर थे।

90 के दशक की शुरुआत में सुपरकंप्यूटिंग पर क्रे के स्ट्रगल के लिए अंत की शुरुआत हुई। तब तक, सुपरकंप्यूटिंग अग्रणी ने क्रे कंप्यूटर कॉर्पोरेशन बनाने के लिए क्रे रिसर्च से अलग हो गए थे। कंपनी के लिए चीजें दक्षिण की ओर जाने लगीं, जब क्रे 3 परियोजना, क्रे 2 के लिए उत्तराधिकारी, समस्याओं की एक पूरी मेजबान में चली गई। क्रे की प्रमुख गलतियों में से एक गैलियम आर्सेनाइड सेमीकंडक्टर्स के लिए चयन करना था - एक नई तकनीक - प्रसंस्करण गति में बारह गुना सुधार के अपने घोषित लक्ष्य को प्राप्त करने के तरीके के रूप में। अंत में, अन्य तकनीकी जटिलताओं के साथ-साथ उन्हें उत्पादन करने में कठिनाई, देरी से समाप्त हो गई वर्ष के लिए परियोजना और कंपनी के संभावित ग्राहकों में से कई के परिणामस्वरूप अंततः हार गए ब्याज। लंबे समय से पहले, कंपनी पैसे से बाहर भाग गई और दायर की दिवालियापन 1995 में।

क्रे के संघर्षों से पहरेदारी को बदलने का मार्ग प्रशस्त होगा क्योंकि प्रतिस्पर्धा करने वाले जापानी कंप्यूटिंग सिस्टम एक दशक से अधिक समय तक इस क्षेत्र में अपना दबदबा बनाए रखेंगे। टोक्यो स्थित NEC Corporation पहली बार 1989 में SX-3 और एक साल बाद दृश्य में आया था एक चार-प्रोसेसर संस्करण का अनावरण किया, जिसे दुनिया के सबसे तेज कंप्यूटर के रूप में लिया, केवल ग्रहण किया जाना था 1993 में। उस वर्ष, Fujitsu के न्यूमेरिकल विंड टनल, 166 वेक्टर प्रोसेसर के बल के साथ 100 गीगाफ्लॉप्स को पार करने वाला पहला सुपर कंप्यूटर बन गया (साइड नोट: आपको देने के लिए 2016 में सबसे तेजी से उपभोक्ता प्रोसेसर कितनी तेजी से आगे बढ़ता है इसका अंदाजा 100 गीगाफ्लॉप से ​​ज्यादा आसानी से लगाया जा सकता है, लेकिन उस समय, यह विशेष रूप से प्रभावशाली था)। 1996 में, हिताची एसआर 2201 ने 600 गीगाफ्लॉप्स के चरम प्रदर्शन तक पहुंचने के लिए 2048 प्रोसेसर के साथ पूर्व में भाग लिया।

अब, कहाँ था इंटेल? जिस कंपनी ने खुद को उपभोक्ता बाजार के प्रमुख चिपमेकर के रूप में स्थापित किया था, वह वास्तव में सदी के अंत तक सुपरकंप्यूटिंग के दायरे में एक स्पलैश नहीं बना सका। ऐसा इसलिए था क्योंकि प्रौद्योगिकियां पूरी तरह से बहुत अलग जानवर थीं। उदाहरण के लिए, सुपर कंप्यूटर को व्यक्तिगत रूप से यथासंभव अधिक प्रसंस्करण शक्ति में जाम करने के लिए डिज़ाइन किया गया था कंप्यूटर कम से कम शीतलन क्षमताओं और सीमित ऊर्जा आपूर्ति से दक्षता निचोड़ने के बारे में थे। इसलिए 1993 में इंटेल इंजीनियरों ने अंत में बड़े पैमाने पर समानांतर के साथ जाने का साहसिक तरीका अपनाते हुए लाभ उठाया 3,680 प्रोसेसर इंटेल XP / S 140 पैरागॉन, जो कि 1994 के जून तक सुपर कंप्यूटर के शिखर पर चढ़ गया था रैंकिंग। यह निर्विवाद रूप से दुनिया का सबसे तेज सिस्टम होने वाला पहला व्यापक समानांतर प्रोसेसर सुपर कंप्यूटर था।

इस बिंदु तक, सुपरकंप्यूटिंग मुख्य रूप से उन महत्वाकांक्षी परियोजनाओं को निधि देने के लिए गहरी जेब वाले लोगों का डोमेन रहा है। यह सब 1994 में बदल गया जब नासा के गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर के ठेकेदार, जिनके पास इस तरह की विलासिता नहीं थी, एक तक पहुंच गए एक ईथरनेट का उपयोग करके व्यक्तिगत कंप्यूटरों की एक श्रृंखला को जोड़ने और कॉन्फ़िगर करके समानांतर कंप्यूटिंग की शक्ति का दोहन करने का चतुर तरीका नेटवर्क। "बियोवुल्फ़ क्लस्टर" प्रणाली जो उन्होंने विकसित की थी, उसमें 16 486DX प्रोसेसर शामिल थे, जो गीगाफ्लॉप रेंज में काम करने में सक्षम थे और निर्माण के लिए लागत $ 50,000 से कम थी। लिनक्स से सुपर कंप्यूटर की पसंद के ऑपरेटिंग सिस्टम बनने से पहले यूनिक्स के बजाय लिनक्स को चलाने का गौरव भी था। बहुत जल्द, हर जगह अपने-अपने काम करने वालों को अपने बियोवुल्फ़ समूहों को स्थापित करने के लिए समान ब्लूप्रिंट का पालन किया गया।

1996 में हिताची SR2201 में खिताब जीतने के बाद, इंटेल उस वर्ष ASCI रेड नामक पैरागॉन पर आधारित डिजाइन के साथ वापस आया, जिसमें 6,000 से अधिक 200MHz शामिल थे पेंटियम प्रो प्रोसेसर. ऑफ-द-शेल्फ घटकों के पक्ष में वेक्टर प्रोसेसर से दूर जाने के बावजूद, ASCI रेड ने एक ट्रिलियन फ्लॉप बैरियर (1 टेराफ्लॉप्स) को तोड़ने वाला पहला कंप्यूटर होने का गौरव प्राप्त किया। 1999 तक, उन्नयन ने इसे तीन ट्रिलियन फ्लॉप (3 टेराफ्लॉप) को पार करने में सक्षम किया। एएससीआई रेड सैंडिया राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में स्थापित किया गया था और इसका उपयोग मुख्य रूप से परमाणु विस्फोटों का अनुकरण करने और देश के रखरखाव में सहायता करने के लिए किया गया था परमाणु शस्त्रागार.

जापान ने 35.9 टेरफ्लॉप्स एनईसी अर्थ सिम्युलेटर के साथ एक अवधि के लिए सुपरकंप्यूटिंग लीड को पीछे छोड़ दिया, आईबीएम ने 2004 में ब्लू जीन / एल के साथ शुरू होने वाली अभूतपूर्व ऊंचाइयों पर सुपरकंप्यूटिंग को लाया। उस वर्ष, आईबीएम ने एक प्रोटोटाइप की शुरुआत की, जिसमें पृथ्वी सिम्युलेटर (36 टेराफ्लॉप्स) को मुश्किल से जोड़ा गया था। और 2007 तक, इंजीनियरों ने लगभग 600 टेराफ्लॉप्स की अपनी प्रसंस्करण क्षमता को बढ़ाने के लिए हार्डवेयर को रैंप पर उतारा। दिलचस्प है, टीम अधिक चिप्स का उपयोग करने के दृष्टिकोण के साथ इस तरह की गति तक पहुंचने में सक्षम थी जो अपेक्षाकृत कम शक्ति थी, लेकिन अधिक ऊर्जा कुशल थी। 2008 में, आईबीएम ने फिर से जमीन को तोड़ दिया, जब यह रोडरनर पर स्विच किया, प्रति सेकंड (1 पेटाफ्लॉप्स) एक क्वाड्रिलियन फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस को पार करने वाला पहला सुपरकंप्यूटर।