Mitől szuper egy számítógép? Mit nevezünk szuperszámítógépnek?

A szuperszámítógép egy olyan univerzális eszköz, amivel a nagy számítási igényű, hagyományos számítógéppel, vagy szerver rendszerekkel nem kezelhető feladatokat lehet megoldani. Elsősorban az extrém számítási mennyiséget, sebességet vagy óriási memóriakapacitást igénylő alkalmazások kiszolgálása a cél.

Az összehasonlítás kedvéért: egy 3 GHz-es processzorral rendelkező laptop másodpercenként 3 milliárd számítást képes elvégezni. Az 5 petaflops teljesítményű Komondor másodpercenként 5 billiárd (milliószor milliárd) lebegőpontos műveletre képes.

 

Mire jó egy szuperszámítógép?

Szuperszámítógépek segítségével találhatunk megoldást a globális kihívásokra, kaphatunk választ bonyolult tudományos kérdésekre, modellezhetjük a Föld időjárását, a bioszférát, az élő szervezetek működését, a galaxisok születését. A mindennapokban olyan feladatok megoldásában segítenek, mint például az időjárás-előrejelzés, a klímakutatás, a telekommunikáció, a közlekedésszervezés, az energetika, a gyártásoptimalizálás vagy a személyre szabott orvoslás genomi adatok gyors feldolgozásával.

 

Milyen feladatok megoldására alkalmazható egy szuperszámítógép?

Extrém méretű, strukturált vagy strukturálatlan adathalmazok feldolgozására, különféle modellezésekre és szimulációkra, mechanikai, áramlás- vagy hőtani, ill. elektromágneses kalkulációkra. Nagy processzálási kapacitást igénylő kutatási, tervezési, gyártási, mérési, tesztelési, logisztikai elemzésekre, tanulórendszerek működtetésére, valamint a mesterséges intelligencia, Big Data, IoT alkalmazására. A szuperszámítástechnika gyakorlatilag minden tudományterületen, valamint az iparban széleskörűen felhasználható.

 

Mi a helyzet akkor, ha már most szükségem van szupergépre? Van magyar szuperszámítógép?

Van bizony! Magyarországon a KIFÜ több, mint 20 éve működtet szuperszámítógép-infrastruktúrát. Jelenleg 6 szuperszámítógépet tart fent, 4 városban, ezek összesített számítási teljesítménye közel 0,5 petaflops. A Komondor – amit a tervek szerint 2022-től vehetnek igénybe a felhasználók – teljesítménye ennek a tízszerese, 5 petaflops lesz.

 

Ki használhatja a KIFÜ szuperszámítógép-infrastruktúráját?

A szuperszámítógép-infrastruktúra ugyan rendkívül nagy teljesítményű, de mégis korlátos erőforrás, ezért a kapacitásaival körültekintően kell gazdálkodni. Felhasználók a felsőoktatási intézmények, kutatóintézetek és partnereik lehetnek, illetve bizonyos feltételek teljesülése esetén innovatív – kutató-fejlesztő tevékenységet végző – piaci szereplők is.

 

Hol tudom leadni az igényemet a szuperszámítógép használatára?

A szuperszámítógépeket érvényes témaszám birtokában, a témaszám igénylésekor megjelölt feladatokra lehet használni, a kapott kvóták keretein belül. A témaszám(oka)t a https://portal.hpc.kifu.hu/ oldalon, eduID belépés után lehet igényelni.

 

Mennyibe kerül a szupergépek használata?

Magyarországon a szuperszámítógépek használata ingyenes a jogosultsággal rendelkező felhasználók számára.

 

Mikor érkezik a Komondor?

A Debreceni Szuperszámítógép Központban már megkezdődött az épület átalakítása, hogy fogadni tudja a legújabb magyar szuperszámítógépet, a nagyságrendi ugrást jelentő Komondort. 2022 tavaszára már üzemkész lesz és mind a tudósok, mind pedig a versenypiaci felhasználók (ipar, kereskedelem, szolgáltatás) igénybe vehetik.

 

Mekkora teljesítménye lesz a Komondornak?

A Komondor az eddig használt magyar szuperszámítógépek összteljesítményének több, mint a tízszeresére lesz képes, elérve az az 5 petaflops értéket – ami másodpercenként 5 milliárdszor millió számítási műveletet jelent.

 

Hogyan mérik a szuperszámítógépek teljesítményét?

A szuperszámítógépek teljesítményét flops-ban fejezik ki. Ez a mértékegység az egy másodperc alatt elvégzett lebegőpontos műveletek (pl. összeadás, kivonás, szorzás, osztás)számát jelöli, angolul FLoating point Operations Per Second, azaz flops.

Elnevezés Érték Műveletek száma másodpercenként
kiloflops 103 ezer
megaflops 106 egymillió
gigaflops 109 egymilliárd
teraflops 1012 egybillió
petaflops 1015 billiárd (ezerbillió, azaz milliárdszor millió)
exaflops 1018 trillió


 

Mi az, hogy exascale?

A szuperszámítógép jövője: az exascale számítástechnika az olyan számítógépes rendszerekre utal, amelyek másodpercenként egymilliárdszor egymilliárd (egy exaflops) nagypontosságú számítási művelet elvégzésére képesek. Ekkora kapacitás elérése hatalmas fejlődést – 1000-szeres teljesítménynövekedést – jelent az első petascale számítógéphez képest, melyet 2008-ban helyeztek üzembe.

 

Mekkora a legnagyobb szuperszámítógép?

A www.top500.org oldal 1993 óta rangsorolja a világ 500 legnagyobb teljesítményű, nem-elosztott számítógépes rendszerét. A listát évente kétszer frissítik. 2020 júniusában a japán Fugaku volt a listavezető 415 petaflops teljesítményével jelentősen megelőzve a második, Summit nevű, 266,7 petaflops teljesítményű szuperszámítógépet.

 

Milyen gyorsan avul el egy szuperszámítógép?

A szuperszámítógépek fejlődése rendkívül gyors, ezért frissítik évente kétszer is a top500 listát. Az elmúlt évtizedben a szuperszámítógépek teljesítményük nagyságrendekkel nőtt – 2008-tól van petascale kategóriájú szuperszámítógép – miközben alkalmazási területük is bővült.

Magyarországon a KIFÜ, ahhoz, hogy lépést tartsunk a világgal, immár két évtizede 4-5 éves ciklusokban fejleszti a szuperszámítógép-infrastruktúrát.

 

Mi az a CPU?

A Central Processing Unit rövidítése: központi feldolgozó egység, az egész rendszer működéséért és a programok futtatásáért felel. Alapvető eleme a processzormag, ami elvégzi az adott feladatokat. A CPU felépítését tekintve lehet egymagos vagy többmagos.

 

Mi az a GPU?

A Graphics Processing Unit rövidítése: a grafikus feldolgozó egység, ami a grafikus műveletek elvégzéséért felelős. A szuperszámítógépekre optimalizált GPU-k akár 4 GB onboard memóriát is tartalmaznak, és képesek 100 GB/s-t meghaladó memória-sávszélességet fenntartani.

 

Milyen szoftverek futnak egy szuperszámítógépen?

A szuperszámítógépeken elérhetőek az elterjedt számítógép-programozási nyelvek fordítóprogramjai, könyvtárai, ill. egyéb fejlesztő eszközei, a párhuzamos alkalmazások futtatásához szükséges különféle szoftverkörnyezetek, egyéb, Linux környezetben használható HPC-eszközök, optimalizált párhuzamos matematikai könyvtárak, valamint számos licenszelt és open source HPC-alkalmazás. A jelenleg elérhető szoftverekről itt tájékozódhat.

 

Mennyit fogyaszt egy szuperszámítógép?

Az új magyar szuperszámítógép, a Komondor energiafelvételének elméleti maximuma 1,3 MW/óra, a tényleges fogyasztása pedig a végleges konfiguráció, a külső hőmérséklet és a kihasználtság függvénye.

Hazánkban az átlagos lakossági fogyasztás 2168 kW/év, tehát a legújabb szuperszámítógép (a maximumot megközelítő kihasználtság mellett) annyit fogyaszt, mint például Jászfényszaru városa. Mindezt úgy, hogy a hűtési költségek csökkentésére speciális, ún. adiabatikus, tehát közvetlen melegvízhűtése lesz.

A fogyasztás arányos a teljesítménnyel, a kínai Guangzhou szuperszámítógép-központban található Tianhe-2 (33,9 petaflops, 3,12 millió processzor) szuperszámítógép energiaigénye 17,8 MW/óra, ami egy 72 000 lakosú településével egyenlő.

 

Hogyan kapcsolódik egy szuperszámítógép az internetre?

Nagysebességű optikai hálózaton. A Komondor a hazai felsőoktatást, közoktatást, kutatás-fejlesztést, könyvtárakat és közgyűjteményeket, valamint számos egyéb közintézményt kiszolgáló gerinchálózat, a HBONE+ révén 100 GB/sec sávszélességgel fog kommunikálni a külvilággal.

 

Mi az a HBONE/HBONE+?

A KIFÜ gerinchálózata a HBONE, ez szolgálja ki a hazai felsőoktatást, közoktatást, kutatás-fejlesztést, könyvtárakat és közgyűjteményeket, valamint számos egyéb közintézményt is. A HBONE különcélú, nagykapacitású és megbízható (távközlő) hálózata biztosítja az alapot a többi szolgáltatás számára.

Az új generációs HBONE (más néven (HBONE+) - amely a 2010 végén készült el - jelentős technológiai előrelépést jelentett. Ez már nem egy IP hálózat, hanem ún. hibrid infrastruktúra, mely az IP rétegen kívül a DWDM technológiát is egyben alkalmazza. Ez nagyfokú rugalmasságot és igény szerinti bővíthetőséget jelent.

 

Mi az a HPDA?

A HPDA (High Performance Data Analytics), azaz a nagy teljesítményű adatelemzést az teszi lehetővé, hogy a szuperszámítógép párhuzamosan végzi el a műveleteket. Ez teszi lehetővé a nagy teljesítményű analitikai szoftverek teraflopsnál (azaz másodpercenként egymilliárd lebegőpontos műveletnél) nagyobb sebességgel történő futtatását