يضم مختبر لورنس ليفرمور الوطني العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، بما في ذلك سييرا ، ثاني أسرع شركة في العالم. توقفنا لمعرفة كيف تتعامل هذه الحواسيب الفائقة مع كل شيء بدءًا من تجارب الأسلحة النووية الافتراضية وحتى نمذجة الطقس.
نظرًا لأن الولايات المتحدة تتنافس مع الصين لبناء أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، فقد تتساءل عن كيفية استخدام هذه الآلات العملاقة.
يمكن أن يحتوي الكمبيوتر العملاق على مئات الآلاف من مراكز المعالج ويتطلب بناءًا كاملاً لإيوائه وتبريده - ناهيك عن ملايين الدولارات لإنشاءها وصيانتها. ولكن على الرغم من هذه التحديات ، فإن المزيد والمزيد من الشركات ستعمل على الإنترنت حيث تقوم الولايات المتحدة والصين بتطوير حواسيب عملاقة جديدة " exascale " ، والتي تعد بزيادة في الأداء تبلغ خمسة أضعاف مقارنة بالأنظمة الرائدة الحالية.
إذن من يحتاج إلى كل هذه القوة الحاسوبية ولماذا؟ لمعرفة ذلك ، قامت PCMag بزيارة مختبر لورنس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا ، والذي يضم العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، بما في ذلك سييرا ثاني أسرعها في العالم . لقد تعلمنا كيف يحافظ مهندسو النظام على الآلات لخدمة الباحثين العلميين ، ولكننا أيضًا نقوم باختبار شيء قد لا تتوقعه: الأسلحة النووية.
يحافظ حوالي 1000 شخص على أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المعمل ويقومون بإنشاء برامج لهم.
عندما تزور Sierra ، ستلاحظ الكلمات "المصنفة" و "البيانات المقيدة السرية" المنشورة على الحاسوب العملاق ، والتي تتكون من 240 رفًا يشبه الخادم. هذه التحذيرات موجودة لأن سييرا تعالج البيانات المتعلقة بالمخزون النووي للولايات المتحدة ، بما في ذلك كيف ينبغي أن تنفجر الأسلحة في العالم الحقيقي.
أجرت الولايات المتحدة آخر تجارب الأسلحة النووية الحية في عام 1992. ومنذ ذلك الحين ، استخدمت البلاد أجهزة الكمبيوتر العملاقة للمساعدة في إجراء التجارب فعليًا ، وتعد سييرا جزءًا من تلك المهمة. تم الانتهاء من الماكينة العام الماضي بشكل أساسي لمساعدة الحكومة الأمريكية في مراقبة واختبار فعالية الترسانة النووية القديمة في البلاد ، والتي تحتاج إلى صيانة روتينية.
وقال آدم بيرتش ، مهندس أنظمة الحوسبة عالية الأداء في المختبر: "الطريقة الوحيدة التي يعمل بها الرادع هي إذا كنت تعلم أنه يمكن أن يعمل ، وأن خصمك يعرف ويؤمن أنه يعمل" .
أمثلة على عمليات المحاكاة التي أجريت في مركز الحوسبة الفائقة في المختبر. على اليسار توجد تجربة بحثية في مجال دمج الطاقة تتضمن تسخين وضغط هدف الوقود باستخدام 192 ليزر. على اليمين ، هناك محاكاة مرتبطة بالهيدروديناميك "لتفاعل صدمة ثلاثي النقاط".
ليس من المستغرب أن تتطلب محاكاة الانفجار النووي الكثير من الرياضيات. يمكن أن تتنبأ المبادئ الأساسية في العلوم بكيفية تفاعل الجسيمات مع بعضها البعض في ظل ظروف مختلفة. تمتلك حكومة الولايات المتحدة أيضًا عقودًا من البيانات التي تم جمعها من تجارب نووية حقيقية. لقد جمع العلماء هذه المعلومات لإنشاء معادلات داخل نماذج الكمبيوتر ، والتي يمكن أن تحسب كيف سينفجر الانفجار النووي ويتغير بمرور الوقت.
في الأساس ، تحاول تحديد سلسلة من ردود الفعل. حتى تكون النماذج دقيقة ، فقد تم تصميمها للتنبؤ بتفجير نووي على المستويات الجزيئية باستخدام فيزياء العالم الحقيقي. التحدي هو أن حساب ما ستفعله كل هذه الجسيمات يتطلب الكثير من الأعداد.
أدخل سييرا. يحتوي الكمبيوتر العملاق على 190.000 وحدة معالجة مركزية و 17000 وحدة معالجة مركزية. كل هذه القوة الحاسوبية تعني أنها تستطيع القيام بمهمة ضخمة ، مثل محاكاة الانشطار النووي ، وتقسيمها إلى أجزاء أصغر. يمكن لكل نواة بعد ذلك معالجة جزء ضئيل من المحاكاة وإبلاغ النتائج إلى بقية الماكينة. سوف تتكرر العملية مرارًا وتكرارًا بينما يحاول الكمبيوتر العملاق تصميم انفجار نووي من ثانية إلى أخرى.
وأضاف بيرتش "يمكنك القيام بمحاكاة كاملة لجهاز نووي في الكمبيوتر". "يمكنك معرفة أنه يعمل ، بالضبط كيف يعمل بشكل جيد وأي نوع من الآثار سيحدث."
آلة بحث
مجموعات الكبلات تساعد Sierra على تبادل البيانات. الكابلات الأخرى تحتوي على الماء للحفاظ على نظام بارد.
قدرة الحاسوب العملاق على حساب ونمذجة تفاعلات الجسيمات هي السبب في كونه أداة مهمة للباحثين. بمعنى ما ، تحدث ردود الفعل في كل مكان حولنا. يمكن أن يشمل ذلك الطقس ، وكيف يتشكل النجم ، أو عندما تتلامس الخلايا البشرية مع الدواء.
يستطيع الحاسوب العملاق محاكاة كل هذه التفاعلات. يمكن للعلماء بعد ذلك أخذ البيانات لمعرفة رؤى مفيدة ، مثل ما إذا كان سيتمطر غدًا ، أو إذا كانت نظرية علمية جديدة صالحة ، أو إذا كان علاج السرطان القادم يحمل أي وعد.
يمكن أن تسمح التقنيات نفسها للصناعات باستكشاف عدد لا يحصى من التصميمات الجديدة ومعرفة أي منها يستحق الاختبار في العالم الحقيقي. لهذا السبب واجه المختبر طلبًا كبيرًا على عشرين حاسوبًا عملاقًا.
وقال بيرتش "بغض النظر عن مقدار قوة الحوسبة التي لدينا ، فإن الناس سوف يستخدمونها ويطلبون المزيد".
وهذا ما يفسر أيضًا لماذا تريد الحكومة الأمريكية حاسوبًا عملاقًا كبيرًا. ستسمح قوة الحوسبة الإضافية للعلماء بتطوير عمليات محاكاة أكثر تقدماً ، مثل إعادة إنشاء تفاعلات أصغر في الجسيمات ، والتي يمكن أن تمهد الطريق لتحقيق اختراقات بحثية جديدة. ستتمكن أنظمة exascale أيضًا من إكمال مشاريع البحث الحالية في وقت أقل. وأضاف بيرتش "ما كان عليك أن تقضيه شهوراً في السابق قد يستغرق ساعات".
يتصل أحد الباحثين بالكمبيوتر العملاق في المختبر عبر الإنترنت من خلال كمبيوتر يعمل بنظام Linux. يمكن تصنيف "الوظيفة" ببساطة عن طريق استخدام تطبيق سطر الأوامر .
سييرا هي جزء من شبكة سرية غير متصلة بالإنترنت العام ، وهي متاحة لنحو 1000 باحث معتمد في البرامج العلمية التابعة. يجري حوالي 3000 شخص بحثًا عن أجهزة الكمبيوتر العملاقة غير المصنفة ، والتي يمكن الوصول إليها عبر الإنترنت شريطة أن يكون لديك حساب مستخدم وبيانات اعتماد تسجيل الدخول الصحيحة. (عذرا ، عمال المناجم بيتكوين.)
وقال بيرتش "لدينا أشخاص يشترون الكمبيوتر في وقت الاستحواذ." "يرتبط مبلغ المال الذي وضعته بالنسبة المئوية للآلة التي اشتريتها."
يتم استخدام نظام الجدولة لضمان "حصتك العادلة" مع الجهاز. وأضاف بيرتش "إنه يحاول توجيه استخدامك نحو النسبة التي تم تخصيصها لك". "إذا استخدمت أقل من حصتك العادلة مع مرور الوقت ، فستزداد أولوياتك وستعمل عاجلاً."
المحاكاة تعمل دائما. يستطيع حاسوب عملاق واحد تشغيل آلاف الوظائف في أي وقت. يمكن للآلة أيضًا معالجة ما يُسمى "تشغيل البطل" ، أو وظيفة واحدة كبيرة جدًا ، حيث يتعين على الحاسوب العملاق بأكمله إكماله في وقت معقول.
حفظه وتشغيله
الشجاعة من كمبيوتر عملاق آخر ، سيكويا. رف واحد لا يختلف كثيرا عن الخادم.
سييرا هي حاسوب عملاق ، لكن الآلة صنعت إلى حد كبير من قطع غيار سلعية. المعالجات ، على سبيل المثال ، هي شرائح من فئة المؤسسات من IBM و Nvidia ، ويقوم النظام نفسه بتشغيل Red Hat Enterprise Linux ، وهو نظام تشغيل مشهور بين بائعي الخوادم.
وقال روبن جولدستون ، مهندس حلول الحوسبة عالية الأداء في المختبر: "في يومنا هذا ، كانت الحواسب العملاقة هذه النقط الكبيرة الضخمة من الأجهزة". "في هذه الأيام ، حتى أكبر الأنظمة في العالم هي مجرد مجموعة من الخوادم المتصلة ببعضها البعض."
لتعظيم استخدامه ، يحتاج نظام مثل Sierra إلى أن يكون قادرًا على إجراء أنواع مختلفة من البحوث. لذلك انطلق المختبر لإنشاء جهاز متعدد الأغراض. لكن حتى الكمبيوتر العملاق ليس مثاليًا. يقدر المختبر أنه كل 12 ساعة سييرا سوف تعاني من خطأ يمكن أن تنطوي على عطل في الأجهزة. قد يبدو ذلك مفاجئًا ، لكن فكر في الأمر على أنه يمتلك 100،000 جهاز كمبيوتر ؛ الفشل والإصلاحات لا مفر منها.
وقال جولدستون "أكثر الأشياء التي تفشل هي على الأرجح ذاكرة DIMM ، وإمدادات الطاقة ، والمراوح". لحسن الحظ ، سييرا ضخمة للغاية ، لديها الكثير من القدرات. يقوم الكمبيوتر العملاق أيضًا بإنشاء نسخ احتياطية للذاكرة بشكل روتيني في حالة تعطل أحد الأخطاء لمشروع ما.
وأضاف جولدستون: "إلى حد ما ، لا يشبه هذا تمامًا الكمبيوتر الشخصي الذي بحوزتك في المنزل ، ولكن نكهة ذلك". "خذ اللاعبين المهووسين بالحصول على أسرع ذاكرة ، وأسرع وحدة معالجة الرسومات ، وهذا هو نفس الشيء الذي نحن مهووسون به. التحدي الذي يواجهنا هو أننا نجري الكثير في نفس الوقت."
أسفل أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، يوجد نظام مواسير يرسل ماء بدرجة حرارة الغرفة للحفاظ على برودة الماكينات. سييرا 80 في المئة تبريد المياه ، و 20 في المئة تبريد الهواء.
يقع Sierra نفسه في غرفة بمساحة 47000 قدم مربع ، مليئة بضوضاء المشجعين التي تبقي الأجهزة باردة. المستوى السفلي للآلة هو نظام ضخ المياه بالمبنى. في كل دقيقة ، يمكن أن يرسل الآلاف من الغالونات إلى الأنابيب ، والتي تتغذى بعد ذلك إلى رفوف الحاسوب العملاق وتدور المياه للخارج.
على جبهة الطاقة ، تم تجهيز المختبر لتوفير 45 ميغاواط - أو ما يكفي من الكهرباء لمدينة صغيرة. وقد تم تفويض حوالي 11 من هذه ميجاوات إلى سييرا. ومع ذلك ، يمكن أن يستهلك استهلاك الطاقة العملاقة أحيانًا شكاوى من شركات الطاقة المحلية. عند تعطل أحد التطبيقات ، يمكن أن تسقط متطلبات الطاقة في الجهاز فجأة عدة ميغاوات.
وقال جولدستون "مورد الطاقة" لا يحب ذلك على الإطلاق. لأنهم يضطرون إلى التخلص من الحمولة. إنهم يدفعون ثمن الطاقة ". "لقد اتصلوا بنا على الهاتف وقالوا ،" ألا يمكنك القيام بذلك بعد الآن؟ "
في العام الماضي ، احتلت سيكويا المرتبة العاشرة في أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم. ولكن سيتم استبداله قريبًا بجهاز أكثر قوة.
يُعد مختبر لورنس ليفرمور الوطني أيضًا موطنًا لحاسوب عملاق آخر يسمى سيكويا ، والذي حكم لفترة وجيزة كأفضل نظام في العالم في عام 2012. لكن المختبر يخطط للتقاعد في وقت لاحق من هذا العام لإفساح المجال أمام كمبيوتر فائق أكبر وأفضل ، يُطلق عليه إل كابيتان ، وهو من بين أجهزة الكمبيوتر العملاقة exascale تخطط حكومة الولايات المتحدة.
توقع أن يبدأ الاتصال بالإنترنت في عام 2023. لكنه لن يكون وحده. سينضم كابيتان نظامين بسرعة إكساسكيل الأخرى، والتي كانت الولايات المتحدة تنفق أكثر من 1000000000 $ لبناء. سيتم الانتهاء من كليهما في عام 2021 في مختبرات منفصلة في إلينوي وتينيسي .
وقال غولدستون: "في مرحلة ما ، ما زلت أفكر ، أليس كذلك بالسرعة الكافية؟ ما مدى السرعة التي نحتاجها حقًا لهذه الأجهزة؟" "لكن الأمر يتعلق أكثر بالقدرة على حل المشكلات بشكل أسرع أو دراسة المشكلات بدقة أعلى ، لذلك يمكننا أن نرى حقًا شيء ما على المستويات الجزيئية."
لكن صناعة الحوسبة الفائقة ستحتاج في النهاية إلى الابتكار. ببساطة ، لا يمكن الاستمرار في بناء آلات أكبر تستهلك قدرًا أكبر من الطاقة وتستهلك مساحة أكبر من المساحة المادية. وقالت "نحن ندفع حدود ما يمكن أن تفعله تكنولوجيا اليوم". "يجب أن يكون هناك تقدم في مجالات أخرى خارج رقائق الحوسبة التقليدية القائمة على السيليكون لنقلنا إلى هذا المستوى التالي."
في غضون ذلك ، يعمل المختبر مع موردين مثل IBM و Nvidia لحل الاختناقات الفورية ، بما في ذلك تحسين بنية شبكة الكمبيوتر العملاق بحيث يمكنه التواصل بسرعة عبر المجموعات المختلفة ، وكذلك موثوقية المكون. وأضافت "سرعة المعالج لم تعد مهمة". "وبقدر سرعة المعالجات ، فنحن مقيدون بنطاق ترددي للذاكرة".
سيعلن المختبر عن مزيد من التفاصيل حول El Capitan في المستقبل. أما بالنسبة للكمبيوتر الذي يحل محله ، سيكويا ، فإن النظام يتجه نحو النسيان.
لأغراض أمنية ، يخطط المختبر لطحن كل قطعة من الماكينة وإعادة تدوير بقاياها. يمكن أن تنتهي أجهزة الكمبيوتر العملاقة بتشغيل بيانات حكومية سرية ، لذلك من الضروري إزالة أي أثر لتلك المعلومات تمامًا - حتى لو كان ذلك يعني تحويل الجهاز إلى خردة. قد يبدو ذلك متطرفًا ، ولكن يمكن ارتكاب أخطاء عند محاولة حذف البيانات تقريبًا ، لذلك يحتاج المختبر إلى التأكد تمامًا من اختفاء البيانات نهائيًا.
تعرف ايضا على :-
جهاز الكمبيوتر الخاص بك بطئ اليك الحل
الذكاء الاصطناعي لن ينقذ العاملين على الفيسبوك
اكبر طائرة في العالم تكمل رحلة أولى ناجحة
نظرًا لأن الولايات المتحدة تتنافس مع الصين لبناء أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، فقد تتساءل عن كيفية استخدام هذه الآلات العملاقة.
 |
| لماذا نحتاج إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة ومن يستخدمها؟ |
يمكن أن يحتوي الكمبيوتر العملاق على مئات الآلاف من مراكز المعالج ويتطلب بناءًا كاملاً لإيوائه وتبريده - ناهيك عن ملايين الدولارات لإنشاءها وصيانتها. ولكن على الرغم من هذه التحديات ، فإن المزيد والمزيد من الشركات ستعمل على الإنترنت حيث تقوم الولايات المتحدة والصين بتطوير حواسيب عملاقة جديدة " exascale " ، والتي تعد بزيادة في الأداء تبلغ خمسة أضعاف مقارنة بالأنظمة الرائدة الحالية.
إذن من يحتاج إلى كل هذه القوة الحاسوبية ولماذا؟ لمعرفة ذلك ، قامت PCMag بزيارة مختبر لورنس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا ، والذي يضم العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، بما في ذلك سييرا ثاني أسرعها في العالم . لقد تعلمنا كيف يحافظ مهندسو النظام على الآلات لخدمة الباحثين العلميين ، ولكننا أيضًا نقوم باختبار شيء قد لا تتوقعه: الأسلحة النووية.
نظام مبوب
يحافظ حوالي 1000 شخص على أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المعمل ويقومون بإنشاء برامج لهم.
عندما تزور Sierra ، ستلاحظ الكلمات "المصنفة" و "البيانات المقيدة السرية" المنشورة على الحاسوب العملاق ، والتي تتكون من 240 رفًا يشبه الخادم. هذه التحذيرات موجودة لأن سييرا تعالج البيانات المتعلقة بالمخزون النووي للولايات المتحدة ، بما في ذلك كيف ينبغي أن تنفجر الأسلحة في العالم الحقيقي.
أجرت الولايات المتحدة آخر تجارب الأسلحة النووية الحية في عام 1992. ومنذ ذلك الحين ، استخدمت البلاد أجهزة الكمبيوتر العملاقة للمساعدة في إجراء التجارب فعليًا ، وتعد سييرا جزءًا من تلك المهمة. تم الانتهاء من الماكينة العام الماضي بشكل أساسي لمساعدة الحكومة الأمريكية في مراقبة واختبار فعالية الترسانة النووية القديمة في البلاد ، والتي تحتاج إلى صيانة روتينية.
وقال آدم بيرتش ، مهندس أنظمة الحوسبة عالية الأداء في المختبر: "الطريقة الوحيدة التي يعمل بها الرادع هي إذا كنت تعلم أنه يمكن أن يعمل ، وأن خصمك يعرف ويؤمن أنه يعمل" .
أمثلة على عمليات المحاكاة التي أجريت في مركز الحوسبة الفائقة في المختبر. على اليسار توجد تجربة بحثية في مجال دمج الطاقة تتضمن تسخين وضغط هدف الوقود باستخدام 192 ليزر. على اليمين ، هناك محاكاة مرتبطة بالهيدروديناميك "لتفاعل صدمة ثلاثي النقاط".
ليس من المستغرب أن تتطلب محاكاة الانفجار النووي الكثير من الرياضيات. يمكن أن تتنبأ المبادئ الأساسية في العلوم بكيفية تفاعل الجسيمات مع بعضها البعض في ظل ظروف مختلفة. تمتلك حكومة الولايات المتحدة أيضًا عقودًا من البيانات التي تم جمعها من تجارب نووية حقيقية. لقد جمع العلماء هذه المعلومات لإنشاء معادلات داخل نماذج الكمبيوتر ، والتي يمكن أن تحسب كيف سينفجر الانفجار النووي ويتغير بمرور الوقت.
في الأساس ، تحاول تحديد سلسلة من ردود الفعل. حتى تكون النماذج دقيقة ، فقد تم تصميمها للتنبؤ بتفجير نووي على المستويات الجزيئية باستخدام فيزياء العالم الحقيقي. التحدي هو أن حساب ما ستفعله كل هذه الجسيمات يتطلب الكثير من الأعداد.
أدخل سييرا. يحتوي الكمبيوتر العملاق على 190.000 وحدة معالجة مركزية و 17000 وحدة معالجة مركزية. كل هذه القوة الحاسوبية تعني أنها تستطيع القيام بمهمة ضخمة ، مثل محاكاة الانشطار النووي ، وتقسيمها إلى أجزاء أصغر. يمكن لكل نواة بعد ذلك معالجة جزء ضئيل من المحاكاة وإبلاغ النتائج إلى بقية الماكينة. سوف تتكرر العملية مرارًا وتكرارًا بينما يحاول الكمبيوتر العملاق تصميم انفجار نووي من ثانية إلى أخرى.
وأضاف بيرتش "يمكنك القيام بمحاكاة كاملة لجهاز نووي في الكمبيوتر". "يمكنك معرفة أنه يعمل ، بالضبط كيف يعمل بشكل جيد وأي نوع من الآثار سيحدث."
آلة بحث
مجموعات الكبلات تساعد Sierra على تبادل البيانات. الكابلات الأخرى تحتوي على الماء للحفاظ على نظام بارد.
قدرة الحاسوب العملاق على حساب ونمذجة تفاعلات الجسيمات هي السبب في كونه أداة مهمة للباحثين. بمعنى ما ، تحدث ردود الفعل في كل مكان حولنا. يمكن أن يشمل ذلك الطقس ، وكيف يتشكل النجم ، أو عندما تتلامس الخلايا البشرية مع الدواء.
يستطيع الحاسوب العملاق محاكاة كل هذه التفاعلات. يمكن للعلماء بعد ذلك أخذ البيانات لمعرفة رؤى مفيدة ، مثل ما إذا كان سيتمطر غدًا ، أو إذا كانت نظرية علمية جديدة صالحة ، أو إذا كان علاج السرطان القادم يحمل أي وعد.
يمكن أن تسمح التقنيات نفسها للصناعات باستكشاف عدد لا يحصى من التصميمات الجديدة ومعرفة أي منها يستحق الاختبار في العالم الحقيقي. لهذا السبب واجه المختبر طلبًا كبيرًا على عشرين حاسوبًا عملاقًا.
وقال بيرتش "بغض النظر عن مقدار قوة الحوسبة التي لدينا ، فإن الناس سوف يستخدمونها ويطلبون المزيد".
وهذا ما يفسر أيضًا لماذا تريد الحكومة الأمريكية حاسوبًا عملاقًا كبيرًا. ستسمح قوة الحوسبة الإضافية للعلماء بتطوير عمليات محاكاة أكثر تقدماً ، مثل إعادة إنشاء تفاعلات أصغر في الجسيمات ، والتي يمكن أن تمهد الطريق لتحقيق اختراقات بحثية جديدة. ستتمكن أنظمة exascale أيضًا من إكمال مشاريع البحث الحالية في وقت أقل. وأضاف بيرتش "ما كان عليك أن تقضيه شهوراً في السابق قد يستغرق ساعات".
يتصل أحد الباحثين بالكمبيوتر العملاق في المختبر عبر الإنترنت من خلال كمبيوتر يعمل بنظام Linux. يمكن تصنيف "الوظيفة" ببساطة عن طريق استخدام تطبيق سطر الأوامر .
سييرا هي جزء من شبكة سرية غير متصلة بالإنترنت العام ، وهي متاحة لنحو 1000 باحث معتمد في البرامج العلمية التابعة. يجري حوالي 3000 شخص بحثًا عن أجهزة الكمبيوتر العملاقة غير المصنفة ، والتي يمكن الوصول إليها عبر الإنترنت شريطة أن يكون لديك حساب مستخدم وبيانات اعتماد تسجيل الدخول الصحيحة. (عذرا ، عمال المناجم بيتكوين.)
وقال بيرتش "لدينا أشخاص يشترون الكمبيوتر في وقت الاستحواذ." "يرتبط مبلغ المال الذي وضعته بالنسبة المئوية للآلة التي اشتريتها."
يتم استخدام نظام الجدولة لضمان "حصتك العادلة" مع الجهاز. وأضاف بيرتش "إنه يحاول توجيه استخدامك نحو النسبة التي تم تخصيصها لك". "إذا استخدمت أقل من حصتك العادلة مع مرور الوقت ، فستزداد أولوياتك وستعمل عاجلاً."
المحاكاة تعمل دائما. يستطيع حاسوب عملاق واحد تشغيل آلاف الوظائف في أي وقت. يمكن للآلة أيضًا معالجة ما يُسمى "تشغيل البطل" ، أو وظيفة واحدة كبيرة جدًا ، حيث يتعين على الحاسوب العملاق بأكمله إكماله في وقت معقول.
حفظه وتشغيله
الشجاعة من كمبيوتر عملاق آخر ، سيكويا. رف واحد لا يختلف كثيرا عن الخادم.
سييرا هي حاسوب عملاق ، لكن الآلة صنعت إلى حد كبير من قطع غيار سلعية. المعالجات ، على سبيل المثال ، هي شرائح من فئة المؤسسات من IBM و Nvidia ، ويقوم النظام نفسه بتشغيل Red Hat Enterprise Linux ، وهو نظام تشغيل مشهور بين بائعي الخوادم.
وقال روبن جولدستون ، مهندس حلول الحوسبة عالية الأداء في المختبر: "في يومنا هذا ، كانت الحواسب العملاقة هذه النقط الكبيرة الضخمة من الأجهزة". "في هذه الأيام ، حتى أكبر الأنظمة في العالم هي مجرد مجموعة من الخوادم المتصلة ببعضها البعض."
لتعظيم استخدامه ، يحتاج نظام مثل Sierra إلى أن يكون قادرًا على إجراء أنواع مختلفة من البحوث. لذلك انطلق المختبر لإنشاء جهاز متعدد الأغراض. لكن حتى الكمبيوتر العملاق ليس مثاليًا. يقدر المختبر أنه كل 12 ساعة سييرا سوف تعاني من خطأ يمكن أن تنطوي على عطل في الأجهزة. قد يبدو ذلك مفاجئًا ، لكن فكر في الأمر على أنه يمتلك 100،000 جهاز كمبيوتر ؛ الفشل والإصلاحات لا مفر منها.
وقال جولدستون "أكثر الأشياء التي تفشل هي على الأرجح ذاكرة DIMM ، وإمدادات الطاقة ، والمراوح". لحسن الحظ ، سييرا ضخمة للغاية ، لديها الكثير من القدرات. يقوم الكمبيوتر العملاق أيضًا بإنشاء نسخ احتياطية للذاكرة بشكل روتيني في حالة تعطل أحد الأخطاء لمشروع ما.
وأضاف جولدستون: "إلى حد ما ، لا يشبه هذا تمامًا الكمبيوتر الشخصي الذي بحوزتك في المنزل ، ولكن نكهة ذلك". "خذ اللاعبين المهووسين بالحصول على أسرع ذاكرة ، وأسرع وحدة معالجة الرسومات ، وهذا هو نفس الشيء الذي نحن مهووسون به. التحدي الذي يواجهنا هو أننا نجري الكثير في نفس الوقت."
أسفل أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، يوجد نظام مواسير يرسل ماء بدرجة حرارة الغرفة للحفاظ على برودة الماكينات. سييرا 80 في المئة تبريد المياه ، و 20 في المئة تبريد الهواء.
يقع Sierra نفسه في غرفة بمساحة 47000 قدم مربع ، مليئة بضوضاء المشجعين التي تبقي الأجهزة باردة. المستوى السفلي للآلة هو نظام ضخ المياه بالمبنى. في كل دقيقة ، يمكن أن يرسل الآلاف من الغالونات إلى الأنابيب ، والتي تتغذى بعد ذلك إلى رفوف الحاسوب العملاق وتدور المياه للخارج.
على جبهة الطاقة ، تم تجهيز المختبر لتوفير 45 ميغاواط - أو ما يكفي من الكهرباء لمدينة صغيرة. وقد تم تفويض حوالي 11 من هذه ميجاوات إلى سييرا. ومع ذلك ، يمكن أن يستهلك استهلاك الطاقة العملاقة أحيانًا شكاوى من شركات الطاقة المحلية. عند تعطل أحد التطبيقات ، يمكن أن تسقط متطلبات الطاقة في الجهاز فجأة عدة ميغاوات.
وقال جولدستون "مورد الطاقة" لا يحب ذلك على الإطلاق. لأنهم يضطرون إلى التخلص من الحمولة. إنهم يدفعون ثمن الطاقة ". "لقد اتصلوا بنا على الهاتف وقالوا ،" ألا يمكنك القيام بذلك بعد الآن؟ "
المستقبل Exascale
في العام الماضي ، احتلت سيكويا المرتبة العاشرة في أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم. ولكن سيتم استبداله قريبًا بجهاز أكثر قوة.
يُعد مختبر لورنس ليفرمور الوطني أيضًا موطنًا لحاسوب عملاق آخر يسمى سيكويا ، والذي حكم لفترة وجيزة كأفضل نظام في العالم في عام 2012. لكن المختبر يخطط للتقاعد في وقت لاحق من هذا العام لإفساح المجال أمام كمبيوتر فائق أكبر وأفضل ، يُطلق عليه إل كابيتان ، وهو من بين أجهزة الكمبيوتر العملاقة exascale تخطط حكومة الولايات المتحدة.
توقع أن يبدأ الاتصال بالإنترنت في عام 2023. لكنه لن يكون وحده. سينضم كابيتان نظامين بسرعة إكساسكيل الأخرى، والتي كانت الولايات المتحدة تنفق أكثر من 1000000000 $ لبناء. سيتم الانتهاء من كليهما في عام 2021 في مختبرات منفصلة في إلينوي وتينيسي .
وقال غولدستون: "في مرحلة ما ، ما زلت أفكر ، أليس كذلك بالسرعة الكافية؟ ما مدى السرعة التي نحتاجها حقًا لهذه الأجهزة؟" "لكن الأمر يتعلق أكثر بالقدرة على حل المشكلات بشكل أسرع أو دراسة المشكلات بدقة أعلى ، لذلك يمكننا أن نرى حقًا شيء ما على المستويات الجزيئية."
لكن صناعة الحوسبة الفائقة ستحتاج في النهاية إلى الابتكار. ببساطة ، لا يمكن الاستمرار في بناء آلات أكبر تستهلك قدرًا أكبر من الطاقة وتستهلك مساحة أكبر من المساحة المادية. وقالت "نحن ندفع حدود ما يمكن أن تفعله تكنولوجيا اليوم". "يجب أن يكون هناك تقدم في مجالات أخرى خارج رقائق الحوسبة التقليدية القائمة على السيليكون لنقلنا إلى هذا المستوى التالي."
في غضون ذلك ، يعمل المختبر مع موردين مثل IBM و Nvidia لحل الاختناقات الفورية ، بما في ذلك تحسين بنية شبكة الكمبيوتر العملاق بحيث يمكنه التواصل بسرعة عبر المجموعات المختلفة ، وكذلك موثوقية المكون. وأضافت "سرعة المعالج لم تعد مهمة". "وبقدر سرعة المعالجات ، فنحن مقيدون بنطاق ترددي للذاكرة".
سيعلن المختبر عن مزيد من التفاصيل حول El Capitan في المستقبل. أما بالنسبة للكمبيوتر الذي يحل محله ، سيكويا ، فإن النظام يتجه نحو النسيان.
لأغراض أمنية ، يخطط المختبر لطحن كل قطعة من الماكينة وإعادة تدوير بقاياها. يمكن أن تنتهي أجهزة الكمبيوتر العملاقة بتشغيل بيانات حكومية سرية ، لذلك من الضروري إزالة أي أثر لتلك المعلومات تمامًا - حتى لو كان ذلك يعني تحويل الجهاز إلى خردة. قد يبدو ذلك متطرفًا ، ولكن يمكن ارتكاب أخطاء عند محاولة حذف البيانات تقريبًا ، لذلك يحتاج المختبر إلى التأكد تمامًا من اختفاء البيانات نهائيًا.
تعرف ايضا على :-
جهاز الكمبيوتر الخاص بك بطئ اليك الحل
الذكاء الاصطناعي لن ينقذ العاملين على الفيسبوك
اكبر طائرة في العالم تكمل رحلة أولى ناجحة
تعليقات
إرسال تعليق