مستقبل السوبر كمبيوتر وتطبيقاته
لقد بلغت قوة معالجة الأجهزة الكمبيوترية المكتبية والمنزلية درجة متقدمة
جداً في المرحلة الراهنة. وذلك بالنظر إلى أن صحة” قواعد”مور” Moor laws
التي تتوقع مضاعفة قوة المعالجة الكمبيوترية كل 18 إلى 24 شهراً التي
وضعت في أواسط الستينات القرن الماضي وحتى الوقت الحالي. على أن هناك
أنظمة كمبيوترية ذات قدرات أكبر من الأجهزة المعلوماتية المعهودة من
شخصية ومكتبية ومزودة بدرجة يصعب على العقل البشري تصورها بدقة. وهي
أنظمة السوبر كمبيوترSUPER COMPUTING SYSTEMS .
تؤمن أنظمة السوبر كمبيوتر قوة معالجة يمكن أن تبلغ 10000 ضعف قوة وحدات
معالجة الأجهزة المكتبية المتفوقة التي تتجاوز سرعة دورتها الزمنية 3
جيغا هرتز. وبالاستناد إلى قواعد مور، فإن تأمين وحدة معالجة واحدة لهذه
القوة لن يتم قبل 15 سنة من الآن على الأقل ، ومن هنا فإن الطريقة
الوحيدة التي تؤمن بلوغ هذه النتيجة تقضي باستعمال مجموعة من المعالجات
تعمل معها بالتوازي In parallel. وتطوير نظام سوبر كمبيوتر فعاّل يتطلب
إذ ذاك تطوير تكنولوجيا اتصال كل الوحدات المعالجة ببعضها البعض على نحو
فعاّل.
جداً في المرحلة الراهنة. وذلك بالنظر إلى أن صحة” قواعد”مور” Moor laws
التي تتوقع مضاعفة قوة المعالجة الكمبيوترية كل 18 إلى 24 شهراً التي
وضعت في أواسط الستينات القرن الماضي وحتى الوقت الحالي. على أن هناك
أنظمة كمبيوترية ذات قدرات أكبر من الأجهزة المعلوماتية المعهودة من
شخصية ومكتبية ومزودة بدرجة يصعب على العقل البشري تصورها بدقة. وهي
أنظمة السوبر كمبيوترSUPER COMPUTING SYSTEMS .
تؤمن أنظمة السوبر كمبيوتر قوة معالجة يمكن أن تبلغ 10000 ضعف قوة وحدات
معالجة الأجهزة المكتبية المتفوقة التي تتجاوز سرعة دورتها الزمنية 3
جيغا هرتز. وبالاستناد إلى قواعد مور، فإن تأمين وحدة معالجة واحدة لهذه
القوة لن يتم قبل 15 سنة من الآن على الأقل ، ومن هنا فإن الطريقة
الوحيدة التي تؤمن بلوغ هذه النتيجة تقضي باستعمال مجموعة من المعالجات
تعمل معها بالتوازي In parallel. وتطوير نظام سوبر كمبيوتر فعاّل يتطلب
إذ ذاك تطوير تكنولوجيا اتصال كل الوحدات المعالجة ببعضها البعض على نحو
فعاّل.
ووحدات المعالجة المعتمدة في هندسة المعالجة المتوازية هي على العموم
نفسها المعالجات المستخدمة في الأجهزة المكتبية والمنزلية، وإنما في
طرازات خاصة بالمعالجات المتوازية. ومن أبرز تلك الطرازات الخاصة معالجات
إنتل و اي أم دي إشارة هنا إلى التحول لمسالك 64 بتاً بدلاً من32 بتاً
يسهل كثيراً تركيب المعالجات بوضعية المعالجة المتعددة المتوازية.
والمعروف أن معظم أنظمة السوبر كمبيوتر كانت تستعمل معالجات موجهة
vectorخاصة بها في السابق، بينما الاتجاه الغالب في السنوات الأخيرة هو
لاعتماد معالجات غير موجهة scalar ،أي معالجات عادية كتلك المستعملة في
الأجهزة المكتبية. والمعالجات الموجهة الخاصة بأنظمة السوبر كمبيوتر هي
ذات قوة أكبر من المعالجات غير الموجهة، ولكن هذه الأخيرة أرخص منها
كلفة، مما يسهل تركيبها بأعداد كبيرة ضمن النظام. ومعيار الاختيار بين
النوعين من المعالجات يكمن في نوع التطبيقات المطلوبة، حيث أن المعالجات
الموجهة الخاصة هي أكثر ملائمة للعمليات الشديدة التعقيد التي يمكن أن
تتم بواسطة تعليمة تشغيلية واحدة أو بواسطة عدد قليل من التعليمات
التشغيلية وبسرعة أداء فائقة، حتى إذا كانت الدورة الزمنية لتلك
المعالجات أبطأ من الدورة الزمنية للمعالجات غير الموجهة. في حين أن
المعالجات غير الموجهة تتناسب تماماً مع الحسابات الكبيرة المتكررة ذات
الطبيعة المتماثلة، خصوصاً وأنه يسهل تركيب معالجات إضافية عند اللزوم.
ونظام السوبر كمبيوتر الأسرع في العالم يعتمد عل معالجات موجهة خاصة، في
حين الأنظمة التسعة التالية له تعتمد على معالجات تقليدية تتراوح بين
الألفا ,Intel Itanium. Alpha وبي سي جي 5 وغيرها وتجدر الإشارة هنا إلى
أن لأنظمة السوبر كمبيوتر إل 18الأولى في العالم تعتمد على أكثر من 1000
معالج. وجميع وحدات المعالجة مصممة لتتشارك مع الوحدات الأخرى ضمن اللوحة
الرئيسية Motherboard ذاتها مع الولوج إلى شرائح الذاكرة نفسها. وبالنسبة
إلى البرامج الكمبيوترية الخاصة بالمعالجة المتعددة، فإن المعالجات
مجتمعة تتصرف وكأنها معالج كمبيوتري واحد ولوحة الأم الواحدة قادرة عل
استيعاب مايترواح بين معالجين و64 معالجاً. ويمكن ربط مجموعات عديدة من
وحدات المعالجة ببعضها البعض باعتماد هندسة على شكل هندسة التشبيك
الكمبيوتري. والمقصود بالتشبيك الكمبيوتري هنا ليس أنظمة التشبيك الموضعي
المعروفة المعتمدة على معايير ايثرنتEthernet وذلك بالنظر إلي أن طبيعة
تشبيكات ايثرنت تجعلها ملائمة للتطبيقات المزودة المستفيدةclient-server
.
نفسها المعالجات المستخدمة في الأجهزة المكتبية والمنزلية، وإنما في
طرازات خاصة بالمعالجات المتوازية. ومن أبرز تلك الطرازات الخاصة معالجات
إنتل و اي أم دي إشارة هنا إلى التحول لمسالك 64 بتاً بدلاً من32 بتاً
يسهل كثيراً تركيب المعالجات بوضعية المعالجة المتعددة المتوازية.
والمعروف أن معظم أنظمة السوبر كمبيوتر كانت تستعمل معالجات موجهة
vectorخاصة بها في السابق، بينما الاتجاه الغالب في السنوات الأخيرة هو
لاعتماد معالجات غير موجهة scalar ،أي معالجات عادية كتلك المستعملة في
الأجهزة المكتبية. والمعالجات الموجهة الخاصة بأنظمة السوبر كمبيوتر هي
ذات قوة أكبر من المعالجات غير الموجهة، ولكن هذه الأخيرة أرخص منها
كلفة، مما يسهل تركيبها بأعداد كبيرة ضمن النظام. ومعيار الاختيار بين
النوعين من المعالجات يكمن في نوع التطبيقات المطلوبة، حيث أن المعالجات
الموجهة الخاصة هي أكثر ملائمة للعمليات الشديدة التعقيد التي يمكن أن
تتم بواسطة تعليمة تشغيلية واحدة أو بواسطة عدد قليل من التعليمات
التشغيلية وبسرعة أداء فائقة، حتى إذا كانت الدورة الزمنية لتلك
المعالجات أبطأ من الدورة الزمنية للمعالجات غير الموجهة. في حين أن
المعالجات غير الموجهة تتناسب تماماً مع الحسابات الكبيرة المتكررة ذات
الطبيعة المتماثلة، خصوصاً وأنه يسهل تركيب معالجات إضافية عند اللزوم.
ونظام السوبر كمبيوتر الأسرع في العالم يعتمد عل معالجات موجهة خاصة، في
حين الأنظمة التسعة التالية له تعتمد على معالجات تقليدية تتراوح بين
الألفا ,Intel Itanium. Alpha وبي سي جي 5 وغيرها وتجدر الإشارة هنا إلى
أن لأنظمة السوبر كمبيوتر إل 18الأولى في العالم تعتمد على أكثر من 1000
معالج. وجميع وحدات المعالجة مصممة لتتشارك مع الوحدات الأخرى ضمن اللوحة
الرئيسية Motherboard ذاتها مع الولوج إلى شرائح الذاكرة نفسها. وبالنسبة
إلى البرامج الكمبيوترية الخاصة بالمعالجة المتعددة، فإن المعالجات
مجتمعة تتصرف وكأنها معالج كمبيوتري واحد ولوحة الأم الواحدة قادرة عل
استيعاب مايترواح بين معالجين و64 معالجاً. ويمكن ربط مجموعات عديدة من
وحدات المعالجة ببعضها البعض باعتماد هندسة على شكل هندسة التشبيك
الكمبيوتري. والمقصود بالتشبيك الكمبيوتري هنا ليس أنظمة التشبيك الموضعي
المعروفة المعتمدة على معايير ايثرنتEthernet وذلك بالنظر إلي أن طبيعة
تشبيكات ايثرنت تجعلها ملائمة للتطبيقات المزودة المستفيدةclient-server
.
أبرز الأنظمة والتطبيقات:
منذ عام 1993 يتم إصدار أسرع نظام في العالم والتي يمكن الاطلاع عليها
على الموقعwww.top500.org ومن هذه الأنظمة نظام تشبيه الأرضEarth
Simulator المخصص لدراسة الزلازل والموجود في يوكو هاما باليابان، أي أنه
قادر على إجراء 35.86 تريليون عملية حسابية بالفاصلة المتحركة بالثانية
وهو الأسرع في العالم وهناك نظامان آخران فقط تتعدى سرعة أدائهما أل10
تيرا فلوب بالثانية.على أن تطبيقات السوبر كمبيوتر لا تنحصر بالأنظمة
الخاصة وحدها، بل يمكن أن تشمل كذلك الأجهزة المنزلية لدى وضعها ضمن شبكة
شاملة تجمع بين آلاف الأجهزة في تطبيقات تعرف بالمعلوماتية الموزعة
Distributed Computing، حيث تشترك هذه الأجهزة في القيام بعمل كبير تتم
تجزئة مهامه ما بين الأجهزة المشركة، وتنجز الاتصالات بواسطة شبكة
الانترنت. والمشروع الأشهر في هذا الصدد مشروع SETI الذي يبحث عن إمكانية
وجود الحياة خارج الكرة الأرضية، عن طريق تحليل ودراسة الموجات اللاسلكية
في الفضاء الخارجي. وعلى هامش المؤتمر الذي عقد تحت شعار السوبر كمبيوتر
والذي ضم عدداً من شركات الكمبيوتر في العالم أطلقت شركة IBM نموذجاً عن
جهاز سوبر كمبيوتر يوازي حجمه حجم آلة غسل الصحون ويدعى بلو جين/أل ويحتل
المركز في العالم73 ولكنه قد يستخدم من قبل مراكز البيانات الكبرى بشكل
كبير في المستقبل. ويبحث العلماء لتحقيق هدف إنتاج جهاز سوبر كمبيوتر
يعمل بسرعة 1000تريليون عملية بالفاصلة المتحركة.
إن أدق درجات العمل المعلوماتي، وهي الآن السوبر كمبيوتر، ليست محصورة
بالضرورة ضمن حلقة ضيقة من معاهد الأبحاث العائدة لقوى عظمى سياسياً
واقتصادياً، بل يمكن أن تكون بمتناول دول وأفراد عاديين يملكون الإرادة
والمؤهلات العلمية التي تسمح لهم بتكوين نظام سوبر كمبيوتر عن طريق تشبيك
وحدات معالجة غير موجهة خاصة بالأجهزة المكتبية أو عن طريق تكوين شبكة
تجمع بين العديد من مستعملي الأجهزة الشخصية.
منذ عام 1993 يتم إصدار أسرع نظام في العالم والتي يمكن الاطلاع عليها
على الموقعwww.top500.org ومن هذه الأنظمة نظام تشبيه الأرضEarth
Simulator المخصص لدراسة الزلازل والموجود في يوكو هاما باليابان، أي أنه
قادر على إجراء 35.86 تريليون عملية حسابية بالفاصلة المتحركة بالثانية
وهو الأسرع في العالم وهناك نظامان آخران فقط تتعدى سرعة أدائهما أل10
تيرا فلوب بالثانية.على أن تطبيقات السوبر كمبيوتر لا تنحصر بالأنظمة
الخاصة وحدها، بل يمكن أن تشمل كذلك الأجهزة المنزلية لدى وضعها ضمن شبكة
شاملة تجمع بين آلاف الأجهزة في تطبيقات تعرف بالمعلوماتية الموزعة
Distributed Computing، حيث تشترك هذه الأجهزة في القيام بعمل كبير تتم
تجزئة مهامه ما بين الأجهزة المشركة، وتنجز الاتصالات بواسطة شبكة
الانترنت. والمشروع الأشهر في هذا الصدد مشروع SETI الذي يبحث عن إمكانية
وجود الحياة خارج الكرة الأرضية، عن طريق تحليل ودراسة الموجات اللاسلكية
في الفضاء الخارجي. وعلى هامش المؤتمر الذي عقد تحت شعار السوبر كمبيوتر
والذي ضم عدداً من شركات الكمبيوتر في العالم أطلقت شركة IBM نموذجاً عن
جهاز سوبر كمبيوتر يوازي حجمه حجم آلة غسل الصحون ويدعى بلو جين/أل ويحتل
المركز في العالم73 ولكنه قد يستخدم من قبل مراكز البيانات الكبرى بشكل
كبير في المستقبل. ويبحث العلماء لتحقيق هدف إنتاج جهاز سوبر كمبيوتر
يعمل بسرعة 1000تريليون عملية بالفاصلة المتحركة.
إن أدق درجات العمل المعلوماتي، وهي الآن السوبر كمبيوتر، ليست محصورة
بالضرورة ضمن حلقة ضيقة من معاهد الأبحاث العائدة لقوى عظمى سياسياً
واقتصادياً، بل يمكن أن تكون بمتناول دول وأفراد عاديين يملكون الإرادة
والمؤهلات العلمية التي تسمح لهم بتكوين نظام سوبر كمبيوتر عن طريق تشبيك
وحدات معالجة غير موجهة خاصة بالأجهزة المكتبية أو عن طريق تكوين شبكة
تجمع بين العديد من مستعملي الأجهزة الشخصية.
كاتب الموضوع: محمد ابراهيم خضور
