Вычислительная мощность компьютера (производительность компьютера) — это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Чаще всего вычислительная мощность измеряется во флопсах (количество операций с плавающей запятой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 терафлопсов (10*10¹² или десять триллионов флопсов; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютер имеет производительность порядка 0.1 терафлопса). Одна из наиболее мощных на тесте HPL компьютерных систем — китайский Tianhe-2 — имеет производительность, превышающую 33,8 петафлопсов^[1].

Неоднозначность определения

Существует несколько сложностей при определении вычислительной мощности суперкомпьютера. Во-первых, следует иметь в виду, что производительность системы может сильно зависеть от типа выполняемой задачи. В частности, отрицательно сказывается на вычислительной мощности необходимость частого обмена данных между составляющими компьютерной системы, а также частое обращение к памяти. В связи с этим выделяют пиковую вычислительную мощность — гипотетически максимально возможное количество операций над числами с плавающей запятой в секунду, которое способен произвести данный суперкомпьютер.

Важную роль играет также разрядность значений, обрабатываемых программой (обычно имеется в виду формат чисел с плавающей запятой). Так, например, у графических процессоров NVIDIA Tesla первых двух поколений максимальная производительность в режиме одинарной точности (32 бит) составляет порядка 1 терафлопса, однако при проведении вычислений с двойной точностью (64 бит) она в 10 раз ниже. (Так, в микросхемах серии GF200 в 10 раз меньше блоков с поддержкой вычислений с двойной точностью^[2]).

Измерение производительности

Оценка реальной вычислительной мощности производится путём прохождения специальных тестов (бенчмарков) — набора программ, специально предназначенных для проведения вычислений и измерения времени их выполнения. Обычно оценивается скорость решения системой большой системы линейных алгебраических уравнений, что обусловливается, в первую очередь, хорошей масштабируемостью этой задачи.

Наиболее популярным тестом производительности является Linpack benchmark. В частности, HPL (высокопараллельная реализация Linpack с применением MPI)^[3] используется при составлении списка TOP500 суперкомпьютеров в мире^[4].

Другими популярными программами для проведения тестирования являются NAMD^[5] (решение задач молекулярной динамики), HPCC (HPC Challenge Benchmark), NAS Parallel Benchmarks^[3].

Наиболее мощные суперкомпьютеры

По состоянию на июнь 2011 года наиболее мощными суперкомпьютерами являются^[1]:

• JUGENE — располагается в Германии в Исследовательском центре Юлиха. Разработан в рамках проекта Blue Gene компанией IBM.
• Kraken XT5 — располагается в США в университете Теннесси. Создан компанией Cray Inc.
• Roadrunner — располагается в США в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Первый суперкомпьютер, пиковая производительность которого превысила уровень 1 петафлопса^[6]. Создан компанией IBM. Особенностью является использование гибридной архитектуры, в которой основная вычислительная мощность обеспечивается процессорами Cell.
• Jaguar — располагается в США в национальной лаборатории Оук-Ридж, основан на серверных процессорах AMD Opteron. Создан компанией Cray Inc.
• Тяньхэ-1А — первый китайский суперкомпьютер петафлопсного класса^[7]. Создан Национальным университетом оборонных технологией Китая. Особенностью архитектуры является наличие графических карт ATI Radeon HD 4870, сравнительно недавно предложенных для использования в сверхпроизводительных решениях.
• K computer — располагается в Японии в Институте физико-химических исследований. Разработан компанией Fujitsu.

Наивысшее место, занятое Россией — 12-е в ноябре 2009 года, с суперкомпьютером Ломоносов. На июнь 2014 года после обновления суперкомпьютер Ломоносов занимает 42-е место^[8].

См. также

• Миф о мегагерцах

Примечания