Обчислювальна потужність комп'ютера

Обчислювальна потужність комп'ютера (продуктивність комп'ютера) — це кількісна характеристика швидкості виконання певних операцій комп'ютером (обчислювальним пристроєм). Найчастіше обчислювальна потужність вимірюється в Флопс (кількості операцій з числа з рухомою комою в секунду), а також похідними від цієї величини. На даний момент прийнято зараховувати до суперкомп'ютерів системи з обчислювальною потужністю більше 10 терафлопс (10 ¹² або десять трильйонів флопс; для порівняння середньостатистичний сучасний персональний комп'ютер має продуктивність порядку 0.1 терафлопс). Найпотужніша з існуючих комп'ютерних систем — японський K computer — має швидкодію, що перевищує 10,5 петафлопс^[1].

Неоднозначність визначення

Існує кілька складнощів при визначенні обчислювальної потужності суперкомп'ютера. По-перше, слід мати на увазі, що продуктивність системи може сильно залежати від типу виконуваного завдання. Зокрема, негативно позначається на обчислювальній потужності необхідність частого обміну даними між складовими комп'ютерної системи, а також часте звернення до пам'яті. У зв'язку з цим виділяють пікову обчислювальну потужність — гіпотетично максимально можливу кількість операцій над числами з рухомою комою в секунду, що здатний зробити даний суперкомп'ютер.^[2]

Важливу роль грає також розрядність значень, що обробляються програмою (зазвичай мається на увазі формат чисел з рухомою комою). Так, наприклад, у графічних процесорів NVIDIA Tesla перших двох поколінь максимальна продуктивність в режимі одинарної точності (32 біт) становить близько 1 терафлопс, однак при проведенні обчислень з подвійною точністю (64 біт) вона в 10 разів нижче.

Вимірювання продуктивності

Оцінка реальної обчислювальної потужності проводиться шляхом проходження спеціальних тестів (бенчмарків) — набору програм спеціально призначених для проведення обчислень і вимірювання часу їх виконання. Зазвичай оцінюється швидкість вирішення обчислювальною машиною великої системи лінійних алгебраїчних рівнянь, що обумовлюється, в першу чергу, хорошою масштабованістю цього завдання.^[3]

Найпопулярнішим тестом продуктивності є LINPACK benchmarks. Зокрема, HPL (альтернативна реалізація Linpack)^[4] використовується при складанні Список Топ 500 суперкомп'ютерів у світі^[5].

Іншими популярними програмами для проведення тестування є NAMD^[6] (розв'язання задач молекулярної динаміки), HPCC (HPC Challenge benchmark), NAS Parallel Benchmarks^[4].

Найпотужніші суперкомп'ютери

Станом на червень 2011 року найпотужнішими суперкомп'ютерами є^[1]:

• JUGENE — розташовується в Німеччини в Дослідницькому центрі Юліх. Розроблений в рамках проекту Blue Gene компанією IBM.
• Kraken XT5 — розташовується в США в Університет Теннессі. Створено Cray Inc.
• Roadrunner — розташовується в США в Лос-Аламоській національный лабораторії. Перший суперкомп'ютер, пікова продуктивність якого перевищила рівень 1 петафлопс^[7]. Створений компанією IBM. Особливістю є використання гібридної архітектури, в якій основна обчислювальна потужність забезпечується процесорами Cell.
• Jaguar — розташовується в США в національній лабораторії Ок-Ридж, заснований на серверних процесорах AMD Opteron. Створений компанією Cray Inc.
• Тяньхе-1А — перший китайський суперкомп'ютер петафлопсного класу^[8] . Створено Національним університетом оборонних технологією Китаю. Особливістю архітектури є наявність графічних карт ATI Radeon HD 4870, порівняно недавно запропонованих для використання в надпродуктивних рішеннях.
• K computer — розташовується в Японії в Інституті фізико-хімічних досліджень RIKEN. Розроблено компанією Fujitsu.

Найвище місце, зайняте Росією — 12-е в листопаді 2009 року, з суперкомп'ютером Ломоносов. На листопад 2011 року після поновлення суперкомп'ютер Ломоносов займає 18-е місце^[1].

Див. також

• Тестування продуктивності
• MIPS (швидкодія)
• Суміш Гібсона

Примітки

1. 11 Топ 500 лист суперкомп'ютерів [Архівовано 13 січня 2012 у Wayback Machine.] (англ.)
2. Introduction to computer performance analysis with Mathematica. Choice Reviews Online. Т. 31, № 09. 1 травня 1994. с. 31–4958-31-4958. doi:10.5860/choice.31-4958. ISSN 0009-4978. Процитовано 28 січня 2022.
3. Phansalkar, A.; Joshi, A.; Eeckhout, L.; John, L.K. (2005). Measuring Program Similarity: Experiments with SPEC CPU Benchmark Suites. IEEE International Symposium on Performance Analysis of Systems and Software, 2005. ISPASS 2005. IEEE. doi:10.1109/ispass.2005.1430555. Процитовано 28 січня 2022.
4. Огляд деяких пакетів вимірювання продуктивності кластерних систем. Архів оригіналу за 18 квітня 2012. Процитовано 22 травня 2012.
5. TOP500. The Linpack Benchmark [Архівовано 21 травня 2012 у Wayback Machine.] (англ.)
6. NAMD Performance [Архівовано 2 травня 2012 у Wayback Machine.] (англ.)
7. Прийшла пора замахнутися на екзафлоп?. Архів оригіналу за 4 лютого 2011. Процитовано 22 травня 2012.
8. Архівована копія. Архів оригіналу за 4 грудня 2010. Процитовано 22 травня 2012.