Вычислительная мощность компьютера

У этого термина существуют и другие значения, см. Производительность.

Вычислительная мощность компьютера (производительность компьютера) — это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Чаще всего вычислительная мощность измеряется в флопсах (количество операций с плавающей точкой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 Терафлопс (10*10¹² или десять триллионов флопс; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютер имеет производительность порядка 0.1 Терафлопс). Одна из наиболее мощных на тесте Linpack компьютерных систем — японский K computer — имеет производительность, превышающую 10,5 Петафлопс^[1].

Неоднозначность определения

Существует несколько сложностей при определении вычислительной мощности суперкомпьютера. Во-первых, следует иметь в виду, что производительность системы может сильно зависеть от типа выполняемой задачи. В частности, отрицательно сказывается на вычислительной мощности необходимость частого обмена данных между составляющими компьютерной системы, а также частое обращение к памяти. В связи с этим выделяют пиковую вычислительную мощность — гипотетически максимально возможное количество операций над числами с плавающей запятой в секунду, которое способен произвести данный суперкомпьютер.

Важную роль играет также разрядность значений, обрабатываемых программой (обычно имеется в виду формат чисел с плавающей запятой). Так, например, у графических процессоров NVIDIA Tesla первых двух поколений максимальная производительность в режиме одинарной точности (32 бит) составляет порядка 1 Терафлопс, однако при проведении вычислений с двойной точностью (64 бит) она в 10 раз ниже. (Так, в чипах серии GF200 в 10 раз меньше блоков с поддержкой FP64^[2]).

Измерение производительности

Оценка реальной вычислительной мощности производится путём прохождения специальных тестов (бенчмарков) — набора программ специально предназначенных для проведения вычислений и измерения времени их выполнения. Обычно оценивается скорость решения системой большой системы линейных алгебраических уравнений, что обусловливается, в первую очередь, хорошей масштабируемостью этой задачи.

Наиболее популярным тестом производительности является Linpack benchmark. В частности, HPL (альтернативная реализация Linpack)^[3] используется при составлении списка TOP500 суперкомпьютеров в мире^[4].

Другими популярными программами для проведения тестирования являются NAMD^[5] (решение задач молекулярной динамики), HPCC (HPC Challenge Benchmark), NAS Parallel Benchmarks^[3].

Наиболее мощные суперкомпьютеры

Основная статья: TOP500

По состоянию на июнь 2011 года наиболее мощными суперкомпьютерами являются^[1]:

• JUGENE — располагается в Германии в Исследовательском центре Юлиха. Разработан в рамках проекта Blue Gene компанией IBM.
• Kraken XT5 — располагается в США в университете Теннесси. Создан Cray Inc.
• Roadrunner — располагается в США в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Первый суперкомпьютер, пиковая производительность которого превысила уровень 1 Петафлопса^[6]. Создан компанией IBM. Особенностью является использование гибридной архитектуры, в которой основная вычислительная мощность обеспечивается процессорами Cell.
• Jaguar — располагается в США в национальной лаборатории Оук-Ридж, основан на серверных процессорах AMD Opteron. Создан компанией Cray Inc.
• Тяньхэ-1А — первый китайский суперкомпьютер петафлопсного класса^[7]. Создан Национальным университетом оборонных технологией Китая. Особенностью архитектуры является наличие графических карт ATI Radeon HD 4870, сравнительно недавно предложенных для использования в сверхпроизводительных решениях.
• K computer — располагается в Японии в Институте физико-химических исследований. Разработан компанией Fujitsu.

Наивысшее место, занятое Россией — 12-е в ноябре 2009 года, с суперкомпьютером Ломоносов. На ноябрь 2011 года после обновления суперкомпьютер Ломоносов занимает 18-е место^[1].

См. также

• Миф о мегагерцах

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} Топ 500 лист суперкомпьютеров (англ.)
2. ↑ http://www.ixbt.com/video3/cuda-1.shtml "для поддержки FP64 вычислений в NVIDIA решили сделать выделенные вычислительные блоки. И в GT200 их в десять раз меньше, чем блоков FP32 (по одному блоку двойной точности на каждый мультипроцессор)."
3. ↑ ^{1 2} Обзор некоторых пакетов измерения производительности кластерных систем
4. ↑ TOP500. The Linpack Benchmark (англ.)
5. ↑ NAMD Performance (англ.)
6. ↑ Пришла пора замахнуться на экзафлоп?
7. ↑ В мире обозначился новый мощнейший суперкомпьютер