Фирмы - производители обычных, в том числе персональных компьютеров, рекламируя свои изделия, делают упор на то, что их машины способны решать различные задачи в реальном масштабе времени, то есть пользователь, введя данные, в большинстве случаев практически мгновенно получает результат. Однако есть много областей науки, техники, медицины, где приходится оперировать огромными массивами чисел, и процесс вычисления занимает часы или даже сутки. Представьте, какая цена будет стараниям синоптиков, если компьютер выдаст прогноз погоды на вчерашний день! В столь же неприятном положении окажутся финансисты на бирже, получая котировки с многочасовым опозданием .
Особо быстродействующие компьютеры строят, пользуясь идеями американского инженера Сеймура Крея, который в середине 1970-х годов предложил новую компьютерную архитектуру. Он начал разрабатывать системы со множеством процессоров, работающих параллельно и, следовательно, очень быстро. Такие системы позже стали называть вычислительными кластерами (от англ. сluster - группа, скопление) или суперкомпьютерами.
Основной параметр суперкомпьютера - его производительность, выражаемая в количестве операций над числами с плавающей запятой в секунду* . Эту единицу назвали флопс (от англ. flops - FLOating Points per Second). Производительность современных суперкомпьютеров составляет миллиарды (гигафлопс) и триллионы (тера-флопс) операций в секунду.
Совместная работа конструкторов и программистов Института программных систем Российской академии наук и Научно-исследовательского объединения "Кибернетика" Национальной академии наук Республики Беларусь позволила наладить производство семейства суперкомпьютеров.
Российско-белорусский суперкомпьютер "СКИФ К-500" содержит объединенные в пары 128 процессоров, и это обеспечивает пиковую производительность 720 гигафлопсов (реальная скорость вычислений примерно в полтора раза ниже). Благодаря таким показателям "СКИФ К-500" попал в престижный список из 500 самых мощных в мире суперкомпьютеров. Он занимает место в конце третьей сотни, но оказался выше суперкомпьютера известной американской фирмы "Dell", оснащенного 160 процессорами. А возглавляет список суперкомпьютер "Earth Simulator", построенный японской компанией "NEC" и имеющий максимальную производительность 40 терафлопсов.
Для российско-белорусского суперкомпьютера уже существует "фронт работ". В частности, в Республиканском научно-практическом центре "Кардиология" в Минске разработано программное обеспечение для диагностического комплекса, позволяющего выявлять на ранней стадии заболевания сосудистой системы. Для исследования выбран процесс микроциркуляции крови. На склере глаза видна сетка капилляров. Полученное с помощью щелевой лампы ее изображение заносится в память компьютера. Затем пациенту предлагается совершить действия, повышающие нагрузку на сердце и сосуды, и в динамике снимают ряд изображений капиллярной сетки. Суперкомпьютер "СКИФ", содержащий в данной конфигурации пять узлов с 10 процессорами, обрабатывает изображения и вычисляет изменения формы и диаметра отдельных сосудов. По этим изменениям можно судить о состоянии всей сердечно-сосудистой системы. Процесс обследования пациента занимает всего несколько минут.
Есть приложения, с помощью которых можно, применяя суперкомпьютер "СКИФ", моделировать сложные физические процессы, распознавать и выбирать цели воздушной разведки на поверхности земли, проводить инженерные расчеты при конструировании узлов автомобилей и тракторов. Одно из интересных приложений - виртуальное испытание автомобиля на разрушение, так называемый краш-тест. В реальности для проведения испытания приходится губить десятки образцов. При использовании суперкомпьютеров средства, потраченные на изготовление обреченных автомобилей, можно сэкономить.
Осенью этого года разработчики провели презентацию суперкомпьютера "СКИФК-1000", максимальная производительность которого составила 2,5 терафлопса.
*Число с плавающей запятой - это особый вид представления числа, который на ранних ЭВМ позволял процессорам с небольшим числом разрядов обрабатывать большие числа. Впервые предложено специалистами корпорации "IBM".
