211service.com
Hvordan din Retina-skærm hjælper med at gøre supercomputere mere kraftfulde end nogensinde
Tidligere på ugen Titan supercomputeren ved Oak Ridge National Laboratory i Tennessee blev navngivet den hurtigste supercomputer på jorden . Den var i stand til at udføre næsten 18 quadrillioner flydende kommaberegninger i sekundet i LINPACK benchmark (den højtydende computerindustris standard speedometer) ved at accelerere sine 560.640 CPU'er med grafikbehandlingsenheder fra NVIDIA . Spændende, det samme Kepler GPU-arkitektur leverer også de grafiske hestekræfter til Retina-skærme på den nye Macbook Pro . Dette er ikke en tilfældighed. Uden almindelige forbrugeres ubønhørlige ønske om næste generations brugeroplevelser – skarpere skærme til deres bærbare computere, bedre grafik til deres spil, længerevarende batterier til deres mobile enheder – ville videnskabelig supercomputing være på en måde skruet sammen.
En Cray-2 supercomputer fra 1985. En iPad 2 har en tilsvarende mængde processorkraft.
Det tager omkring en milliard dollars at udvikle en højtydende processor, siger Steve Scott, Tesla CTO hos NVIDIA. Supercomputing-markedet er ikke stort nok til at understøtte udviklingen af denne hardware. Heldigvis understøttes NVIDIA af millioner og atter millioner af spillere, der ønsker stadig hurtigere processorkraft til deres spil. Vi kan tage de samme processorer, der er designet til at køre grafik til videospil, og bruge dem til at udføre de nødvendige beregninger for at simulere klimaet eller designe mere brændstofeffektive motorer.
GPU'er er blevet brugt til at accelerere supercomputere i årevis. Før det revolutionerede forbruger-off-the-shelf-chips (COTS) supercomputing ved at erstatte de dyre brugerdefinerede CPU'er, der havde fået firmaer som f.eks. Cray berømt. Inden for de fleste videnskabsområder siver innovationen ned fra regeringer og den akademiske verden til industri- og forbrugerapplikationer. Men efterhånden som højtydende beregninger stiger for at møde teori og eksperimenter som en tredje søjle i videnskabelig opdagelse, er det omvendte sandt. Legioner af Skyrim-besatte gamere og iPad-toting-mødre er motoren, der driver teknisk innovation opad til videnskabsmænd og forskere.
Og hvad motiverer alle de spillere og mødre til at blive ved med at besætte og ønske og opgradere og købe, år efter år? Brugererfaring. Apple udvikler ikke Retina-skærme (og NVIDIA skaber ikke GPU'erne til at drive dem) bare fordi. Da Apple fakturerede det Power Mac G4 som den første stationære supercomputer (fordi den kunne udføre mere end en milliard flydende kommaberegninger i sekundet) for mere end ti år siden var det ikke fordi, de ønskede, at computerforskere skulle high-five dem. Det skyldtes, at en gigaflop var nok computerkraft til at sikre (på det tidspunkt) en problemfri, on-demand brugeroplevelse for almindelige forbrugere.
Den næste store milepæl for supercomputing at nå er den såkaldte exaskala , hvor computere kan udføre 1018 beregninger i sekundet – tusind gange stærkere end nutidens petaskalamaskiner som Titan, og nok (ifølge nogle forskere) til at muliggøre magiske simuleringsbedrifter, som at screene potentielle lægemiddeldesigns mod enhver kendt levende proteinklasse. at enhver mulig bivirkning kan forudbestemmes.
Men barrieren for at nå exaskalaen er ikke processorkraft, det er energiforbrug. Og så endnu en gang, kan almindelig brugeroplevelse være det, der tager os til den næste generation af supercomputing, da forskere og ingeniører eksperimenterer med at bruge ultra-lav-effekt mobile chip-arkitekturer såsom ARM til at vride stadig mere FLOPS per watt ud af deres maskiner. Når alt kommer til alt, er hovedårsagen til, at chippen i din telefon er meget mere energieffektiv end den på dit skrivebord, for at sikre, at dit batteri holder mere end 15 minutter. (Og for at sikre, at telefonen ikke brænder igennem dine bukser. Det ville være en ret forfærdelig brugeroplevelse.)
Supercomputere tilbyder selv en hensynsløst primitiv brugeroplevelse: forskere koder ofte deres applikationer selv ved hjælp af Fortran , og interagere med dem ved hjælp af kommandolinjen. Som de burde – ingen af disse petaflops bør spildes på user-interface useriøsiteter, som resten af os tager for givet. Men det er netop disse letsindigheder – og vores glubske ønske om hurtigere, stærkere, bedre og smukkere hvert år – der gør supercomputing muligt.