Super-computer kaufen

Arten von Supercomputern

Um den richtigen Ort zum Kauf eines Supercomputers zu finden, müssen Käufer wissen, welche Art von Supercomputer sie für ihren Geschäftsbetrieb benötigen. Obwohl es viele Möglichkeiten gibt, Supercomputer zu kategorisieren, haben sie alle ein gemeinsames Merkmal: ein Computersystem, das für hohe Leistung ausgelegt ist.

Eine Möglichkeit, Supercomputer zu kategorisieren, basiert auf der Architektur. Das traditionelle Modell verfügt über ein einziges System mit mehreren Prozessoren. Es ist auch als symmetrische Multiprozessor-Architektur (SMP) bekannt. Massiv parallele Supercomputer (MPP) bestehen aus Hunderten oder Tausenden von Prozessoren. Diese Prozessoren führen die gleiche Aufgabe gleichzeitig aus, sodass der Computer komplexe Berechnungen in kurzer Zeit durchführen kann. MPP basiert auf der Message Passing Interface (MPI)-Programmierung.

Cluster sind eine weitere Art von Supercomputer. Er besteht aus einer Gruppe oder einem Cluster von miteinander verbundenen Computern, die zusammenarbeiten, um große Rechenaufgaben zu lösen. Computercluster verwenden die gleichen Methoden wie MPP, verlassen sich aber auf einen vernetzten Ansatz.

Grid-Supercomputer verbinden viele Cluster-Computer über ein großes Netzwerk, sodass sie an der gleichen Aufgabe arbeiten können. Die Computer in einem Grid können sich überall befinden.

Eine weitere Möglichkeit, Supercomputer zu kategorisieren, basiert auf der Größe. Der Mini-Supercomputer ist leistungsstärker als ein Mikrocomputer, aber weniger leistungsstark als ein Mainframe. Er ist so konzipiert, dass er gleichzeitig mehrere Benutzer bedienen kann. Der mittelgroße Computer kann mehr Daten verarbeiten und speichern als ein Mini-Supercomputer. Das größte und leistungsstärkste Computersystem ist der Mainframe.

Für Unternehmen, die ihre Systeme lieber in der Cloud als intern betreiben möchten, ist das On-Demand-Cloud-Computing-Modell zugänglicher und kostengünstiger. Hier wird keine physische Hardware vor Ort installiert, und die Ressourcen können über das Internet abgerufen werden. Wer diese Option bevorzugt, kann sie wegen der Flexibilität und einfachen Zugänglichkeit nutzen.

Funktionen und Eigenschaften von Supercomputern

Es gibt verschiedene Arten von Supercomputern, und jeder hat unterschiedliche Funktionalitäten. Die folgenden Funktionen sind die häufigsten Funktionalitäten, die in Supercomputern vorhanden sind:

• Leistung

  Ein Supercomputer beeindruckt durch seine Fähigkeit, große Datenmengen und komplexe Berechnungen in kurzer Zeit zu verarbeiten. Seine Leistung wird in Gleitkommaoperationen pro Sekunde (FLOPS) gemessen.

• Parallelverarbeitung

  Parallelverarbeitung ist die Kernfunktion eines Supercomputers. Es beinhaltet die Aufteilung großer Rechenaufgaben in kleine Aufgaben, die gleichzeitig statt nacheinander ausgeführt werden können. Aufgaben werden gleichzeitig und schrittweise ausgeführt, was die Zeit drastisch reduziert. Dies macht ihn sehr effizient. Es verwendet mehrere Prozessoren oder Kerne, um verschiedene Programme auszuführen oder gleichzeitig Berechnungen durchzuführen.

• Skalierbarkeit

  Ein bemerkenswertes Merkmal eines Supercomputers ist seine Fähigkeit zu wachsen und sich anzupassen, indem weitere Prozessoren oder Knoten hinzugefügt werden, um immer komplexere Aufgaben zu bewältigen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

• Speicher und Datenspeicher

  Supercomputer sind mit großem RAM-Speicher und großer Speicherkapazität ausgestattet, um riesige Datenmengen zu speichern und zu verarbeiten.

• Netzwerk und Verbindung

  Supercomputer verwenden schnelle und zuverlässige Netzwerktechnologie, um ihre Komponenten zu verbinden und Daten auszutauschen, was eine effiziente Kommunikation und Datenübertragung zwischen Knoten gewährleistet.

• Software und Programmierung

  Supercomputer benötigen spezielle Programmierung und Software, um wissenschaftliche Berechnungen und Simulationen durchzuführen. Sie verfügen über hochoptimierte Software, die Parallelverarbeitung nutzt, um verschiedene Anwendungen auszuführen.

• Betriebssystem

  Supercomputer verwenden ein angepasstes Betriebssystem, das für die Parallelverarbeitung, hohe Leistung und effizientes Ressourcenmanagement ausgelegt ist.

• Visualisierung und Benutzeroberfläche

  Die meisten Supercomputer verfügen über eine Visualisierung und Benutzeroberfläche, die es Benutzern ermöglicht, die Berechnungen und Daten des Systems auf benutzerfreundliche Weise zu überwachen und mit ihnen zu interagieren.

• Anwendungen

  Supercomputer werden in verschiedenen Bereichen der Forschung und Industrie eingesetzt. Die wissenschaftliche Forschung verwendet sie, um komplexe Phänomene zu modellieren, groß angelegte Simulationen durchzuführen und riesige Datensätze zu analysieren.

• Energieeffizienz

  Einige Supercomputer verfügen über eine fortschrittliche Energieeffizienz, die Leistung und Stromverbrauch in Einklang bringt, um die Energiekosten zu senken.

Einsatzgebiete von Supercomputern

Die spezifischen Einsatzgebiete von Supercomputern hängen von ihrem Typ und ihrer Größe ab. Im Folgenden sind einige gängige Anwendungen von Supercomputern aufgeführt:

• Klimaforschung: Wissenschaftler nutzen Supercomputer, um Klimasimulationen und -modelle durchzuführen, um die Auswirkungen des Klimawandels präzise zu quantifizieren. Dies hilft bei der Erstellung von Prognosen zum Klima und liefert Daten an politische Entscheidungsträger, um wirksame Strategien zur Bekämpfung des Klimawandels zu entwickeln.
• Astrophysik: Astrophysiker verwenden Supercomputer, um riesige Mengen an astronomischen Daten zu analysieren, zu verarbeiten und zu simulieren. Sie verwenden sie auch, um komplexe physikalische Systeme im Weltraum zu modellieren, um Dinge wie die Entstehung und Struktur von Galaxien, Gravitationswellen, die Untersuchung von Exoplaneten und schwarze Löcher zu untersuchen.
• Wettervorhersage: Einige Wetterphänomene wie Tornados und Hurrikane sind komplex, und ihre Vorhersage erfordert fortschrittliche Modellierung und enorme Rechenleistung. Meteorologen nutzen Supercomputer, um Wetterbedingungen zu verstehen und vorherzusagen, um rechtzeitig Warnungen auszusprechen.
• Krebsforschung: Die Krebsforschung beinhaltet die Analyse großer Datensätze wie Genomik und Proteomik. Supercomputer helfen Forschern, das Verhalten von Krebszellen zu modellieren, potenzielle Medikamentenverbindungen zu testen und die Entdeckung personalisierter Krebsbehandlungen zu beschleunigen.
• Kernforschung: Einer der Hauptbereiche, in denen Supercomputer eingesetzt werden, ist die Simulation der komplexen Physik von Atomwaffen. Sie helfen bei der Untersuchung von Kernfusion und Kernspaltung, bei der Notfallreaktion, bei der nuklearen Nichtverbreitung und bei der Ausbildung.
• Pharmazeutische Forschung: Supercomputer sind in verschiedenen Bereichen der Medikamentenfindung und -entwicklung von großem Wert, wie z. B. bei der Validierung von Zielmolekülen in der Frühphase, beim Hochdurchsatzscreening, beim virtuellen Screening, bei der Moleküldynamiksimulation und bei der Optimierung von Leitverbindungen.
• Kryptographie: Supercomputer spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Aufdeckung von kryptografischen Systemen, um die Datensicherheit und den Datenschutz zu gewährleisten.
• Wissenschaftliche Forschungszentren: Supercomputing-Einrichtungen an Forschungseinrichtungen bieten Zugang zu Rechenressourcen für eine breite Palette von Forschungsbereichen, darunter Geisteswissenschaften, Sozialwissenschaften, Kunst, Informationstechnologie und Informatik.

So wählen Sie einen Supercomputer

Bevor Käufer den Schritt zum Kauf eines PC-Supercomputers wagen, ist es wichtig, ihre Bedürfnisse, Ziele und Einschränkungen kritisch zu beurteilen und zu verfeinern. Im Folgenden sind einige wichtige Faktoren aufgeführt, die bei der Auswahl eines Supercomputers zu berücksichtigen sind.

• Arbeitslast verstehen: In vielen Fällen beinhaltet die Arbeitslast im Wesentlichen die Beurteilung und das Verständnis der verschiedenen Arten von Aufgaben oder Anwendungen, die auf dem Supercomputer ausgeführt werden sollen. Dies kann tatsächlich alles von wissenschaftlichen Simulationen, Datenanalysen, maschinellem Lernen, künstlicher Intelligenz oder rechnergestützter Forschung umfassen. Daher sollten Merkmale wie Aufgabenkomplexität, Anwendungsverhalten und das Verständnis der Größe und Form typischer Eingabedaten berücksichtigt werden. Es ist auch wichtig zu wissen, ob die Anwendung speichergebunden, CPU-gebunden oder E/A-gebunden ist. Darüber hinaus kann bestimmte Software bestimmte Hardwaremerkmale wie GPUs oder große Mengen an RAM erfordern.
• Nehmen Sie sich Zeit, um die Anforderungen aufzulisten: Die Auflistung von Anforderungen beinhaltet das Verständnis der Ziele des Benutzers, der Leistungsbedürfnisse, der Budgetbeschränkungen und der Einschränkungen. Dazu gehört auch das Erstellen einer Liste der notwendigen Hardwarekomponenten, wie z. B. der benötigten Anzahl von Knoten, CPUs, RAM, Speicherplatz und Netzwerkbandbreite. Darüber hinaus sollten Budgetüberlegungen aufgeführt werden, zusammen mit einem Verständnis der Gesamtbetriebskosten, die Energiekosten, Wartung und potenzielle zukünftige Erweiterungen beinhalten. Alle Beschaffungs- oder betrieblichen Einschränkungen (z. B. Anbieterpräferenzen, Compliance-Anforderungen usw.) sollten ebenfalls aufgeführt werden.
• Systemleistung berücksichtigen: Käufer sollten die Leistung und das Programmiermodell eines Systems berücksichtigen, was die Bestimmung der Spitzen- und Dauerleistung eines Systems umfasst, gemessen in FLOPS (Gleitkommaoperationen pro Sekunde), was für Anwendungen mit umfangreichen numerischen Berechnungen entscheidend ist. Käufer sollten auch Latenz und Bandbreite bewerten, die für Anwendungen mit Knoten-zu-Knoten-Kommunikation wichtig sind, und um dies zu tun, müssen sie möglicherweise die Kommunikationsleistung zwischen Knoten messen und bewerten, um die Netzwerkleistung zu bewerten, die auch verteilte Anwendungen beeinflusst. Darüber hinaus sollten sie das Programmiermodell und die unterstützten Bibliotheken berücksichtigen, insbesondere wenn sie Unterstützung für parallele Programmiermodelle (z. B. MPI, OpenMP, CUDA) oder wissenschaftliche Rechenbibliotheken (z. B. BLAS, LAPACK, TensorFlow) benötigen.
• Skalierbarkeit des Systems bewerten: Käufer sollten die Skalierbarkeit eines Systems bewerten, um seine Fähigkeit zu bestimmen, eine konstante Leistung zu liefern, wenn die Arbeitslasten zunehmen. Dazu gehört das Testen der Leistung des Systems unter Arbeitslasten, die repräsentativ für die geplanten Anwendungsfälle sind, um die Leistung in der Praxis zu gewährleisten. Es kann auch die Beurteilung der Möglichkeit umfassen, das System zu erweitern (z. B. Knoten hinzufügen, Speicher erhöhen), um zukünftiges Wachstum zu ermöglichen.
• Zuverlässigkeit und Support: Käufer sollten die Zuverlässigkeit und den Support des Systems sorgfältig prüfen, indem sie die Zuverlässigkeitsmerkmale potenzieller Systeme und Anbieter bewerten. Dazu können der Ruf von Anbietern und Produkten, Redundanzmerkmale (z. B. Backup-Knoten, fehlertolerante Software) und die Verfügbarkeit von technischem Support und Ressourcen gehören.

Supercomputer-FAQs

F1: Was kostet ein Supercomputer?

A1: Die Kosten von Supercomputern variieren stark je nach Konfiguration und Anwendung. Einfache Einstiegssysteme beginnen bei wenigen Millionen Dollar, während die fortschrittlichsten Supercomputer Hunderte von Millionen Dollar kosten können.

F2: Welche Anwendungen erfordern einen Supercomputer?

A2: Anwendungen, die enorme Rechenleistung und Speicher benötigen, wie z. B. schwierig zu modellierende und zu simulierende Aufgaben wie die Vorhersage von Wettermustern und Klimaveränderungen. Molekulardynamiksimulationen für die Medikamentenentwicklung und Bioinformatik. Groß angelegte Simulationen von Phänomenen wie Kernfusion oder Astrophysik. Komplexe rechnerische Herausforderungen bei der Personalisierung medizinischer Behandlungen. Fortschrittliche Algorithmen für maschinelles Lernen und neuronale Netzwerktrainings.

F3: Was sind die Vorteile der Verwendung eines Supercomputers?

A3: Supercomputer bieten viele Vorteile, darunter eine verkürzte Zeit bis zur Lösung komplexer Probleme, einen hohen Durchsatz bei der Verarbeitung großer Datensätze, eine verbesserte Genauigkeit von Simulationen und optimierte Vorhersagefähigkeiten, die alle die wissenschaftliche Entdeckung, Forschung und Innovation in verschiedenen Disziplinen beschleunigen.

F4: Wie viele FLOPS kann ein Supercomputer erreichen?

A4: Moderne Supercomputer können Leistungen im PetaFLOPS-Bereich (Quadrillionen Gleitkommaoperationen pro Sekunde) oder im ExaFLOPS-Bereich (Quintillionen) erreichen, wobei Systeme wie Fugaku etwa 442 PetaFLOPS erreichen.