Tekst Supercomputer
liczący 7290 znaków był czytany 816 razy
Strona Alana Bita
Supercomputer
Dzwonek na przerwę. Felek szybko zbiera swoje książki i w pośpiechu wychodzi z klasy a potem ze szkoły. Szybko maszeruje główną ulicą miasta nawet nie spoglądając na atrakcyjne wystawy sklepów. Dociera wreszcie do budynku z napisem �Centrum superkomputerowe�. Wchodzi do wnętrza i wyjmuje z kieszenie kartkę.
- Pierwsze piętro. Pokój 148 - odczytuje po cichu.
Kieruje się schodami w górę i po chwili staje przed drzwiami z numerem 148. Puka do drzwi i wchodzi na zaproszenie ze środka.
- Dzień dobry wujku - mówi do starszego mężczyzny za biurkiem.
- Cześć Felek. Jesteś ekspres. Przecież dopiero piętnaście minut temu skończyłeś lekcje - mówi z uznaniem spoglądając na zegarek.
- Jak jestem czymś bardzo zainteresowany to nogi same mnie niosą - odpowiada Felek wesoło.
- To może zaczniemy od obejrzenia superkomputerów w schronie - proponuje wujek.
- To byłoby ciekawe.
- Zostaw więc tutaj torbę szkolną z kurtką i chodź ze mną - mówi.
Schodzą z piętra do pomieszczeń piwnicznych. Zatrzymują się przed drzwiami z zamkiem szyfrowym. Wujek wprawnie wstukuje odpowiednie hasło i drzwi rozsuwają się automatycznie.
- To jest śluza - tłumaczy wujek. Będziemy musieli jeszcze otworzyć następne drzwi zanim ujrzymy superkomputery. Wchodzą do małego pomieszczenia. Drzwi za nimi zasuwają się automatycznie. Teraz wujek wstukuje hasło do następnych drzwi, które rozsuwając się ukazują duże pomieszczenie zastawione kolorowymi urządzeniami o zróżnicowanych, atrakcyjnych kształtach.
- Ale kanapa. Można na niej usiąść? - pyta Felek.
- Proszę bardzo, chociaż to najdroższa kanapa na świecie, warta prawie dwadzieścia milionów dolarów. Pod siedzeniem znajduje się urządzenie na freon, chłodzące komputer.
- A nie odmrożę sobie siedzenia? - zawahał się chłopak.
- Nie, ponieważ u góry wydziela się ciepło tak jak na zewnątrz lodówki - śmieje się wujek.
W pomieszczeniu słychać donośny szum urządzeń klimatyzacyjnych.
- A po co jest to chłodzenie?
- Każdy układ elektroniczny jako dodatkowy efekt wytwarza ciepło, które jeśli nie jest odpowiednio odprowadzane może układ zniszczyć. Uzyskanie dużej szykokości obliczeń wymaga wysokiej częstotliwości taktowania a to z kolei powoduje wydzielanie się dużych ilości ciepła, które można skutecznie odprowadzić tylko przez zastosowanie niskich temperatur.
Felek dalej rozglÄ…da siÄ™ po pomieszczeniu.
- Dlaczego nie ma tu żadnych monitorów ani drukarek, jak ww przyzwoitych komputerach? - pyta Felek.
- Bo ludzie tutaj nie pracują, a superkomputery są włączone w sieć i można się nimi posługiwać pracując z dowolnego miejsca dołączonego do sieci INTERNET. Może to być więc dowolna instytucja naukowa miasta, prywatne mieszkanie naukowca a jeśli dysponujemy komputerem przenośnym połączonym z telefonem komórkowym to nawet nadmorska plaża w karju czy za granicą.
- To ja już bym chciał zobaczyć jak na tych superkomputerach się pracuje - mówi Felek z przejęciem.
- Rozumiem, że już nasyciłeś się zewnętrznymn wyglądem superkomputerów, ale zanim zaczniemy je programować będę ci musiał opowiedzieć nieco o ich architekturach.
- Przecież widzę jak wyglądają, co tu dużo opowiadać? - zaperza się Felek.
- Chodźmy na górę, zaraz ci wyjaśnię co to jest architektura komputera - wujek wyprowadza chłopca ze schronu superkomputerowego.
- Architekturą komputera nazywamy postać, której znajomość jest konieczna przy programowaniu na najniższym z możliwych poziomie - zaczyna tonem wykładowcy wujek w swoim pokoju.
- Słyszałem, że takie programowanie jest bardzo skomplikowane i wymaga znajomości setek detali - wtrąca Felek.
- Tak jest choćby w przypadku popularnych komputerów serii PC, ale mówiąc o architekturze ogólniej można pominąć te szczegóły i skupić się na tym ile komputer ma procesorów, pamięci operacyjnych i arytmometrów.
- To chyba normalne, że ma wszystkiego po jednym. Inaczej mielibyśmy wiele komputerów zamiast jednego - stwierdza Felek.
- W przypadku zwykłych komputerów PC tak właśnie jest. Natomiast superkomputery mają ciekawsze architektury. Jeśli na przykład zwiększymy liczbę arytmometrów to uzyskamy superkomputer wektorowy doskonale nadający się do przetwarzania tablic i wektorów tę samą operacją arytmetyczną wszystkich elementów naraz. Jeśli jednocześnie zwiększymy liczbę procesorów to będziemy mieć superkomputer z dzieloną pamięcią, chyba najłatwiejszy w programowaniu. A jeśli powielimy i pamięci operacyjne to uzyskamy superkomputer z pamięcią rozproszoną, chyba najwydajniejszy z możliwych - kontynuował wykład wujek.
- A po co te wszystkie udziwnienia? - pyta Felek.
- Superkomputery mają jeden cel: jak najszybciej dokonywać obliczeń. Można to osiągać zwiększając częstotliwość zegara ale koszty osiągnięcia szybkości ponad przeciętną w danym okresie są coraz większe. Konstruktorzy starają się więc by rozbijać obliczenia na podzadania realizowane jednocześnie w różnych częściach maszyny. Ten sposób nie jest jednakowo skuteczny dla różnych zadań, ale pozwala osiągać znaczne przyśpieszenia obliczeń. Jeśli na przykład powielimy arytmometr czy procesor stukrotnie to możemy przyśpieszyć obliczenia nawet stukrotnie, choć bardzo rzadko udaje się osiągnąć taki wynik. Natomiast dwukrotne zwiększenie prędkości zegara ponad przeciętną jest już poważnym sukcesem okupionym wielokrotnym zwiększeniem kosztu urządzenia.
- A jeżeli mam program napisany w języklu C to co mam zrobić by wykonał się jak najszybciej? - Felek postanowił przyśpieszyć osiągnięcie celu z jakim przybył do wujka.
- Przepraszam. Może trochę mnie poniosło jako wykładowcę, ale chciałbym byś coś zrozumiał zanim wgłębimy się w szczegóły. Chciałbym ci zaproponować uruchomienie tego programu z użyciem kompilatora POWER C na naszym ośmioprocesorowym superkomputerze amerykańskiej firmy SILICON GRAPHICS. Masz dyskietkę z kodem?
Wujek wziął od Felka dyskietkę i umieścił w napędzie dyskowym swego komputera PC z dużym kolorowym monitorem.
- Teraz połączę się z naszym superkomputerem i przegram twój program do jego pamięci dyskowej... O już się wykonało... A teraz uruchomię kompilator...i już rozpoczyna się wykonywanie - tłumaczył wujek kolejne czynności.
- Ciekawe czy będzie się liczył dużo krócej niż godzinę na PC? - pyta po chwili Felek.
- Zobacz! Wyniki już są - triumfuje wujek.
- Brawo superkomputery! To rewelacja! - wykrzykuje podniecony Felek.
- Liczył tylko kilka minut zapewne dzięki temu, że systemowi udało się automatycznie wykryć możliwość rozbicia programu na niezależne podzadania, a poza tym pojedyńczy procesor jest też znacznie szybszy od waszego PC.
- Wujku. A gdybym chciał udoskonalić mój program i policzyć go w domu to byłoby możliwe? - błagalnym tonem pyta Felek.
- Tak. Mogę cię zapisać do Młodzieżowego Towarzystwa Przyjaciół Nauk przy naszym Centrum i założyć ci odpowiednie konto z hasłem na superkomputerze - z uśmiechem oznajmia wujek.