حقائق وأسرار عن الحاسوب الخارق

يرجع تاريخ الحوسبة العملاقة إلى الستينات، عندما صممت سلسلة من الحواسيب في Control Data Corporation بواسطة "سيمور كراي" بهدف استخدام التصاميم المبتكرة والتوازي لتحقيق أداء هائل في الذروة الحسابية.  هذا وقد أُطلق CDC 6600 عام 1964، والذي يعتبر بشكل عام هو أول حاسوب عملاق .

ومن ناحية أخرى، فقد ترك "كراي" مركز CDC عام 1972 ليؤسس شركته الخاصة وبعد أربع سنوات من مغادرته CDC، قام "كراي" بإطلاق (80 MHz Cray 1) عام 1976، والذي أصبح واحد من أكثر أجهزة الحاسوب العملاقة نجاحاً في التاريخ كما أصدر (Cray-2) عام 1985، والذي كان عبارة عن حاسوب ذي 8 معالجات ذات تبريد سائل تضخ مادة Fluorinert من خلاله أثناء عمله. وكان يعمل بسرعة 1,9 جيجا فلوب، مما جعله الأسرع في العالم حتي 1990[1

في حين أن أجهزة الحاسوب العملاقة التي طرحت في الثمانينات لم تستخدم سوى عددا قليلا فقط من المعالجات، إلا أنه في التسعينات، بدأت الأجهزة التي تمتلك آلاف المعالجات في الظهور في كل من الولايات المتحدة واليابان، محققة أرقاماً قياسية جديدة في الأداء الحسابي. حيث استخدم الحاسوب العملاق Numerical Wind Tunnel التابع لشركة Fujitsu، 166 معالج موجه للحصول على المركز الأول في عام 1994 مع سرعة ذروة وصلت إلى 1,7 جيجا فلوب لكل معالج. أما Hitachi SR2201، فقد حصل على أعلى مستويات الأداء بـ 600 جيجا فلوب عام 1996 عن طريق استخدام 2048 معالج متصل عن طريق شبكة عارضة سريعة ثلاثية الأبعاد]. في حين أن Intel Paragon يمكن أن يكون قد امتلك من 1000إلى 4000 معالج Intel i860 في تشكيلات مختلفة، وقد تم تصنيفه على أنه الأسرع في العالم عام 1993. وقد كان Paragon عبارة عن جهاز (MIMD) يقوم بتوصيل المعالجات عن طريق شبكة عالية السرعة ذات أبعاد ثنائية، والتي تسمح للمعالجات بتنفيذ العمليات في عقد منفصلة، وتتواصل عن طريق واجهة تمرير الرسائل(Message Passing Interface).

لقد اتخذت مناهج معمارية الحواسيب العملاقة منعطفات درامية منذ أن قدم أول نظام في الستينات. فمعمارية الحواسيب العملاقة الأولي والتي كان رائدها "سيمور كراي" اعتمدت على التصاميم المبتكرة والتوازي المحلي لتحقيق أداء حسابي متفوق

وبينما استخدمت الحواسيب العملاقة في السبعينات عدد قليل من المعالجات، إلا أنه في التسعينات، بدأت الأجهزة التي تستخدم آلاف المعالجات في الظهور بحلول نهاية القرن العشرين. ومن هذا المنطلق، أصبحت أجهزة الحواسيب العملاقة المتوازية التي تمتلك عشرات الآلاف من المعالجات هي المعيار الأساسي لهذه الأجهزة. ويمكن لأجهزة الحواسيب العملاقة في القرن 21 أن تستخدم أكثر من 100,000 معالج (بعضها وحدات رسم) متصلة بواسطة اتصالات سريعة. طوال العقود الماضية، ظلت إدارة كثافة الحرارة قضية رئيسية بالنسبة لمعظم أجهزة الحاسوب العملاقة المركزية. حيث أن كمية الحرارة الكبيرة المتولدة من النظام ربما يكون لها آثار أخرى أيضاً، على سبيل المثال، تخفيض العمر الافتراضي لمكونات النظام الأخرى. ولذلك، فقد نشأت توجهات متنوعة لإدارة الحرارة، بدءاً من ضخ Fluorinert خلال النظام، وصولاً إلى نظام التبريد الهجين عن طريق الهواء والسوائل أو تبريد الهواء عن طريق درجة حرارة تكييف الهواء العاد

الحاسوب العملاق التقليدي يستهلك كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، ويحول الغالبية العظمي منها تقريباً إلى حرارة والتي تتطلب عملية التبريد. على سبيل المثال، Tianhe-1A يستهلك 4,04 ميجا وات من الكهرباء ويمكن أن تكون تكلفة تشغيل وتبريد النظام كبيرة جداً، على سبيل المثال، 4 ميجا وات * 0,10 دولار لكل كيلو وات تصبح النتيجة الإجمالية 400 دولار في الساعة أو حوالي 3,5 مليون دولار في السنة.