Суперкомпьютеры и их применение

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Декабря 2011 в 12:09, реферат

Описание работы

Суперкомпьютер- это обычная вычислительная система, которая позволяет производить сложные расчеты за более короткие промежутки времени. Система компьютера состоит из трех компонентов - счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации. Большое значение имеет пропускная способность каналов, которая связывает их друг с другом и с терминалами потребителей. Важным показателем компьютера является быстродействие, которое измеряется флопсами.

Содержание работы

Введение 2
Суперкомпьютер что это? 3
Развитие суперкомпьютеров. 4
Разновидности параллельных числовых систем 6
Сферы применения суперкомпьютеров 8
Применение суперкомпьютеров 10
Биология и медицина 11
Космическое пространство. 11
Климат и погода. 11
Стихийные бедствия и экологические катастрофы 12
Промышленность. 12
Топ 500 13
Заключение 15
Используемая литература 16

Файлы: 1 файл

Суперкомпьютеры и их применение.docx

— 68.56 Кб (Скачать файл)

Еще есть одна неувязка внедрения суперЭВМ, о которой нужно огласить - это  визуализация данных, приобретенных  в итоге выполнения расчетов. Нередко, к примеру, при решении дифференциальных уравнений способом сеток, приходится сталкиваться с циклопическими размерами результатов, которые в числовой форме человек просто не в состоянии обработать. Тут во почти всех вариантах нужно обратиться к графической форме представления информации. В любом случае возникает задача транспортировки информации по компьютерной сети. Решению этого комплекса проблем в ближайшее время уделяется все большее внимание. А именно, известный Государственный центр суперкомпьютерных приложений США (NCSA) вместе с компанией SiliconGraphics ведет работы по программе "суперкомпьютерного окружения грядущего". В этом проекте предполагается интегрировать способности суперкомпьютеров POWER CHALLENGE и средств визуализации компании SGI со средствами информационной супермагистрали.

 

Применение  суперкомпьютеров

 
 
 
Для кого разрабатываются сверхмощные  и сверхумные машины и где они  используются?

Компьютеры  используются учеными при решении задач квантовой физики и механики. 
 
В военной промышленности суперкомпьютеры помогают разрабатывать новые тактические и стратегические позиции, позволяют проводить различные исследования по повышению эффективности готовой боевой техники и по ее модернизации. Также новейшие виды оружия и средств защиты разрабатываются вычислительными машинами. 
 
Исследование ядерных процессов, моделирование цепной реакции и ядерного взрыва дают ученым богатый материал для исследования этих удивительных, но опасных явлений. 
 
Изучение молекулярной структуры белка помогает сделать немало важных и ценных для человечества открытий, определить причины и механизмы генетически обусловленных заболеваний. Такая работа под силу только суперкомпьютерам. 
 
Виртуальные модели кровеносной системы человека исследуются врачами и биологами, чтобы получить эффективные способы борьбы с заболеваниями сердца и сосудов. 
 
Но суперкомпьютеры нужны не только для проведения серьезных научных исследований, результаты которых принесут человечеству плоды только в будущем. Прикладное применение суперкомпьютеров можно обнаружить во многих сферах нашей жизни. 

Биология  и медицина.

Современные медицинские исследования, новейшие разработки и научные открытия стали  возможны именно благодаря суперкомпьютерам, которые позволяют проводить своевременную диагностику, с большим процентом вероятности прогнозировать ход болезни и реакцию организма на лечение. Суперкомпьютеры позволяют моделировать процессы, происходящие в жизненно важных органах, чтобы понять основной принцип их работы и эффективно бороться с патологиями. 
 
В биологии суперкомпьютеры, микрочипы и электронные микроскопы используются для изучения процессов, происходящих на клеточном уровне, что дает большие возможности для серьезнейших научных открытий, способных изменить современную науку. 
 
В медицине и биологии суперкомпьютеры больше нужны именно для исследовательской работы, хотя, некоторые крупные клиники могут позволить себе использовать такие машины и для решения прикладных задач: диагностики и лечения.

Космическое пространство.

Суперкомпьютеры нужны не только для фиксирования данных на борту космических станций  и обеспечения эффективности  работы этих грандиозных сооружений. Мощнейшая вычислительная техника  позволяет проектировать новые  орбитальные и межпланетные станции, выстраивать данные оптимальной  траектории движения станций, изучать  процессы, влияющие на геомагнитный фон  Земли, отслеживать и предугадывать  всплески солнечной активности и  выявить их закономерности. 
 
При разработке новых моделей космических станций и искусственных спутников, суперкомпьютеры проводят серьезную работу по моделированию и прогнозированию всех возможных ситуаций, обеспечивая, таким образом, безопасность полета.

Климат  и погода.

Благодаря суперкомпьютерам стало возможно очень  точно предсказывать погоду. Цифровая обработка данных, полученных на метеорологических  станциях, производится в кратчайшие сроки, что дает шанс заглянуть в  будущее и предупредить людей  о возможных погодных неприятностях. Эта работа суперкомпьютеров тесно связана с прогнозами стихийных бедствий, которые способны спасти жизнь многих людей.

Стихийные бедствия и экологические  катастрофы.

Современные мощные суперкомпьютеры дают возможность с большой долей вероятности прогнозировать природные катаклизмы: землетрясения, цунами, пожары, наводнения и штормы. Чем раньше люди получат информацию о надвигающейся беде, чем больше у них шансов спастись.

Промышленность.

Благодаря суперкомпьютерам наша жизнь становится более комфортабельной и безопасной, ведь именно эти машины помогают разрабатывать новые модели автомобилей и самолетов. Исследование аэродинамических свойств, устойчивости, маневренности, способы сочетать эти качества в оптимальной пропорции могут только суперкомпьютеры. 
 
Суперкомпьютеры имеют большое влияние на жизнь современного человека, хотя мало кто об этом задумывается. Сидя в новом автомобиле и слушая по радио прогнозы погоды, отправляясь в поездку с GPRS навигатором, покупая билет на самолет к теплому морю, просматривая по телевизору 500 цифровых каналов, включая чайник, электроэнергия для которого была получена в недрах атомного реактора, люди почти замечают, что пользуются результатами работы сложнейших суперкомпьютеров.

 
 
 

 

Топ 500

Распределение количества суперкомпьютеров по пяти ведущим странам и областям их применения, полученные с помощью  методов многомерного анализа данных топ 500 самых мощных компьютеров мира, представлено на Рис. 1. Анализ диаграммы свидетельствует о лидирующем положении США практически во всех областях (энергетическом комплексе, аэрокосмической промышленности, финансовых операциях, производстве, телекоммуникационных системах, Интернете и базах данных), за исключением автомобильной и химической промышленности, где первенство принадлежит Германии. При этом в фармацевтике и на транспорте США практически на равных используют суперЭВМ наряду с Германией и Великобританией. 

 

Динамика роста  количества установленных супер ЭВМ в ведущих странах за последние 7 лет, полученная на основе этих же данных, представлена на Рис.2. 
 

На графике  хорошо видно, что начиная с 2000 года США взяли курс на достижение абсолютного  лидерства в использовании суперЭВМ. Если в 1999 г. количество установленных за год компьютеров этого класса в США составляло 70% от их общего количества в ведущих станах мира (27), то уже в 2001 г. США опередили своих конкурентов по темпам роста на 27%, установив за год 134 компьютера против 110 в других странах. При этом в США темпы роста за этот период достигли рекордного значения — 226%. На этом же графике наглядно представлено острое состязание двух самых сильных конкурентов США в области суперкомпьютеров — Японии и Германии, в котором на долю последней приходится резкий скачок с 4 до 22 установленных за период с 1999 по 2001 гг. высокопроизводительных вычислительных систем (450%). В целом в США к концу 2001 г. было установлено 230 суперкомпьютеров из 500 во всем мире (46%), а 200 суперкомпьютеров — в ведущих странах, из которых 57 было установлено в Японии и 59 — в Германии. 
 
 

 

Заключение: 

Использование суперкомпьютеров в научных сферах позволило приблизиться к моделированию  систем на атомарном уровне. Уже  доступны квантово-механические расчеты  систем из сотен тысяч атомов. Моделирование  становится незаменимым инструментом при проектировании нано систем с  необходимыми свойствами. Любые достижения в области нано технологий недоступны без вычислительной мощности суперкомпьютеров, просто потому, что многие процессы нельзя замерить - их можно только смоделировать  в виртуальном пространстве.

Тем не менее, почти  за 50 лет существования суперкомпьютеров, человечество не победило старость, не нашло лекарство от многих смертельных  болезней, не нашло замену бензина, и даже не научилось противодействовать таким природным явлениям, как  торнадо, цунами или землетрясение. Чтобы понять полезность суперкомпьютера, должны пройти годы. Смотря на звёзды на ночном небе, мы заглядываем в прошлое, ну а, смотря на современные суперкомпьютеры, мы смотрим в будущее. Так общедоступный ПК сегодняшнего дня может решить все те же задачи, что решал стоящий безумных денег суперкомпьютер в 1990-х. Многоядерность и многопроцессорность, 64-битная архитектура, системы водяного охлаждения - всё это было сначала установлено и опробовано на суперкомпьютерах, а только потом уже перебралось на компьютеры персональные. Фактически, в наши дни весь мир переживает подлинный бум суперкомпьютерных проектов, результатами которых активно пользуются не только такие традиционные потребители высоких технологий, как аэрокосмическая, автомобильная, судостроительная и радиоэлектронная отрасли промышленности, но и важнейшие области современных научных знаний.

 

Используемая  литература:

 
  1. FLOPS -http://wikipedia.ru
  2. Top 500-thttp://www.top500.org
  3. Анин Б. Вторая жизнь суперкомпьютера.
  4. Для чего нужны суперкомпьютеры - http://www.i-russia.ru
  5. История развития суперкомпьютера -http://stepandstep.ru
  6. Пискунов С. Лаборатория параллельных алгоритмов и структур
  7. Смирнов Л.Л. Архитектура вычислительных систем, М,: Наука, 1990
  8. Суперкомпьютеры - http://www.turbozone.ru/
  9. Суперкомпьютеры- http://www.tiptoptech.net/super_komp.html
  10. Суперкомпьютеры: с древнейших времен и до наших дней -http://www.digimedia.ru
  11. Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.

Информация о работе Суперкомпьютеры и их применение