Bohater + Superkomputer = Superbohater? Szymon Sokół ConStar 2008

Prezentacja na temat: "Bohater + Superkomputer = Superbohater? Szymon Sokół ConStar 2008"— Zapis prezentacji:

1 Bohater + Superkomputer = Superbohater? Szymon Sokół szymon@agh.edu.pl ConStar 2008 http://hell.pl/szymon/fandom/

2 Definicja ● A supercomputer is a computer that is considered, or was considered at the time of its introduction, to be at the frontline in terms of processing capacity, particularly speed of calculation. The term "Super Computing" was first used by New York World newspaper in 1929 to refer to large custom-built tabulators that IBM had made for Columbia University. (Wikipedia)

3 Pierwsze komputery ● 1941 Atanosoff-Berry Computer (ABC) – dwójkowy (50-bitowy); wg wyroku z 1973 pierwszy komputer ● 1941 Z3 (Konrad Zuse) – 2000 przekaźników – Dwójkowy (22-bitowy), 10Hz – Zniszczony podczas nalotu na Berlin w 1944

4 Pierwsze komputery ● 1946 ENIAC ● J.P.Eckert, J.Mauchly, Univ. of Pennsylvania dla Ballistic Research Laboratory ● Prawie 100000 części, w tym 17468 lamp ● 30t, 60m³, 150kW ● dziesiętny

5 Wczesne komputery ● 1951 Whirlwind ● Jay Forrester, dla US Navy → USAF (flight simulator) ● 16-bitowy ● Pierwszy komputer z równoległym sumatorem ● Pierwszy komputer interaktywny

6 Wczesne komputery ● 1947 Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) ● 1950 EMCC → UNIVAC, oddział Remington Rand ● 1951 – UNIVAC I, pierwszy komputer seryjnie produkowany (46szt.); 5200 lamp, 13t, 125kW, >1M$ ● 1952 – UNIVAC I poprawnie przewiduje zwycięstwo wyborcze Eisenhowera ● 1955 Remington Rand → Sperry Rand (prez. Douglas MacArthur, VP Leslie Groves)

7 Pierwsze mainframe'y ● 1952 – IBM 701, pierwszy seryjny komputer IBM (36 szt.), 2k słów 36-bitowych, umiał grać w warcaby ● 1960 "Snow White and the seven dwarfs" - IBM, Burroughs, NCR, Control Data Corporation, General Electric, RCA, Honeywell ● 1964 IBM System/360 ● 1970 → BUNCH (Burroughs, Univac, NCR, Control Data, Honeywell)

8 Presuperkomputery ● IBM NORC (Naval Ordnance Research Calculator) – 1954 (15kops, na otwarciu obliczył 3089 cyfr π w 13 minut) ● UNIVAC LARC (Livermore Automatic Research Computer) – 1960 (250kFLOPS), tranzystorowy (germanowy) ● IBM 7030 Stretch – 1961, >1 MFLOPS ● IBM 7950 Harvest – oparty na 7030, dla NSA, 1962-1976, „50 razy szybszy od najszybszego komputera na rynku”

9 Cray ● Seymour Roger Cray (1925- 1996) ● 1950 Engineering Research Associates (ERA) → Sperry- Rand UNIVAC ● 1958 Control Data Corporation (CDC) ● 1972 Cray Research

10 CDC ● 1964-1969 CDC 6600 najszybszym komputerem świata – pierwszy prawdziwy superkomputer (3 MFLOPS), tranzystory krzemowe, chłodzenie freonem ● 1969 CDC 7600 (36 MFLOPS) ● 1972 odejście Craya ● 1974 CDC STAR-100 (100 MFLOPS) ● 1975 Cyber 72 (oparty o 6600) w Cyfronecie w Krakowie ● 1979 CDC Cyber 205 (400 MFLOPS)

11 CDC 6600 ● 1 procesor obliczeniowy (CPU) ● 10 procesorów peryferyjnych (PP) ● Słowo 60-bitowe (wysoka dokładność obliczeń) ● Pamięć do 256k słów

12 Cray Research ● 1976 – Cray-1, „najdroższa kanapa świata” ● Procesor wektorowy 80MHz (250 MFLOPS) ● Pamięć 1M słów 64-bitowych ● Cena 5-8 M$

13 Cray Research ● 1982 – X-MP (0.9GFLOPS)↓ ● 1985 – Cray-2 → (3.9GFLOPS) ● 1988 – Y-MP (2.6GFLOPS)

14 Massively Parallel Processing ● 1969 Honeywell Multics (8 procesorów) ● 1976 Illiac IV (Burroughs/NASA), planowane 256 procesorów, skończyło się na 64 (150 MFLOPS) ● Cray: "If you were plowing a field, which would you rather use? Two strong oxen or 1024 chicken?"

15 Massively Parallel Processing ● 1983 Thinking Machines Connection Machine One (CM-1) – 65536 procesorów 1-bitowych, w projekcie uczestniczył Richard Feynman ● 1987 CM-2 ● 1993 CM-5 – 256 – 1024 procesorów SPARC (65.5 GFLOPS), wystąpił w Jurassic Park →

16 Cray Computer Corporation ● 1993 Cray-3 – GaAs zamiast krzemu, 1 egz., 15 GFLOPS, pierwsza porażka Craya ● 1995 bankructwo CCC ● Cray-4 (32 GFLOPS) nigdy nie powstał ● 1996 wykupienie przez SGI ● ASCI Thor's Hammer (Red Storm) – obecny #6 na świecie, 101 TFLOPS, 26569 Opteronów

17 Killer micros ● 1970 – Intel 4004 (4-bit) ● 1974 – Intel 8080 (8-bit) ● 1978 – Intel 8086 (16-bit) ● 1979 – Motorola 68000 (32-bit) ● 1984 – MIPS R2000 (RISC, 32-bit) ● 1985 – Intel 80386 ● 1985 – Sun SPARC ● 1991 – MIPS R4000 (64-bit) ● '90s – era procesorów RISC ● 2003 – AMD Opteron (64-bit) ● 2004 – UltraSPARC IV (2-rdzeniowy) ● 2005 – UltraSPARC T1 (8-rdzeniowy) ● Tylko 2% mikroprocesorów trafia do komputerów

18 #1 po 1989 ● 1989 ETA10-G/8 10 GFLOPS ● 1990 NEC SX-3/44R23.2 GFLOPS ● 1993 TMC CM-5 65 GFLOPS ● 1994 Intel Paragon XP/S140143 GFLOPS ● 1994 Fujitsu NWT 170 GFLOPS ● 1996 Hitachi SR2201220 GFLOPS ● 1996 Hitachi CP-PACS368 GFLOPS ● 1997 Intel ASCI Red1.3 TFLOPS ● 2000 IBM ASCI White7.2 TFLOPS ● 2002 NEC SX-6 Earth Simulator35 TFLOPS ● 2004 IBM Blue Gene/L70 TFLOPS

19 Earth Simulator ● NEC SX-6, 35 TFLOPS, 5120 CPUs, 10TB, Yokohama ● Budynek zabezpieczony przeciw wstrząsom, EMP/piorunom,

20 Mare Nostrum ● #3 w Europie – Barcelona, 10240 CPUs

21 ASCI ● 1992 Accelerated Strategic Computing Initiative → Advanced Simulation and Computing Program ● 1997 ASCI Red (Intel, 1.3 TFLOPS) ● 1998 ASCI Blue Pacific (IBM, 3.9 TFLOPS) ● 1999 ASCI Blue Mountain (SGI, 2.5 TFLOPS) ● 2001 ASCI White (IBM, 7.2 TFLOPS) ● 2002 ASCI Q (Quadrics/HP, 13.8 TFLOPS) ● 2004 ASCI Thor's Hammer (Cray, 40→101TFLOPS) ● 2005 ASCI Purple (IBM, 100 TFLOPS) ● 2004 Blue Gene/L (IBM, 70 → 478 TFLOPS)

22 Stan obecny ● #1: IBM Blue Gene/L – 478 TFLOPS, 212992 CPUs, 73TB, Lawrence Livermore National Laboratory ● #2 (#1 w EU): JUGENE (Jülich Blue Gene), 167 TFLOPS, 65536 CPUs, ok. 0.5MW ● RIKEN MDGRAPE-3 – specjalizowany (chemia molekularna), Japonia, 1PFLOPS

23 Systemy rozproszone ● Współczesny PC za $1000 przewyższa mocą chłodzone LN ETA-10 z 1989 ● Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) – stworzony na potrzeby SETI@home, 560000 uczestników (4/2008), ~1 PFlops, platformy Windows, Linux, MacOS, FreeBSDSETI@home ● World Community Grid – wspólna platforma BOINC dla wielu projektów badawczych ● Google – 450000 serwerów, ~0.3 PFLOPS

24 Najbliższa przyszłość ● 2008 IBM Roadrunner dla Los Alamos – ponad 32000 CPU (1:1 Opteron + Cell BE), → 1.6 PFLOPS ● Cell BE (Sony/Toshiba/IBM) w Sony PS 3 – ponad 100 GFLOPS, 400x więcej niż Cray-1 ● NVIDIA GeForce 8800 Ultra – >500GFLOPS; NVIDIA Tesla ● IBM Cyclops64, Intel Polaris – procesory 80-rdzeniowe, >1 TFLOPS ● 2010-2012 Blue Gene/Q, → 10 PFLOPS ● 85% z Top 500 superkomputerów pracuje pod Linuxem (w 2004 – 50%)

25 Alternatywy ● Heinlein „Time Enough For Love” - komputery trójkowe (rzeczywisty komputer trójkowy: Сетунь, 1958) ● Nadprzewodniki (złącza Josephsona) ● Komputery optyczne ● Komputery kwantowe ● Komputery chemiczne/biologiczne

26 Główne zastosowania ● Fizyka jądrowa (broń jądrowa, synteza termojądrowa) ● Fizyka/chemia/biologia molekularna (krystalografia, DNA, białka, farmaceutyka) ● Obliczenia inżynierskie (aerodynamika, kosmonautyka, wytrzymałość materiałowa) ● Prognozy pogody, klimatologia ● Radioastronomia ● Kryptoanaliza

27 Szachy ● 11.05.1997 Deep Blue (IBM, Feng-hsiung Hsu) pokonał ówczesnego mistrza świata Garriego Kasparowa 3.5-2.5 ● 11 GFLOPS, #259 w Top 500 ● Hydra (64*Xeon + układy specjalizowane, Donninger & Lutz pod patronatem szejka Abu Dhabi) jeszcze nie przegrała meczu z niewspomaganym człowiekiem

28 Wearables ● 1967 analogowy analizator mowy Uptona (wspomaganie czytania z ruchu warg) ● 1981 wearable Steve'a Manna (sterowanie sprzętem foto)

29 Head-mounted display ● Z jakiego filmu SF pochodzi ten obrazek? ● Z żadnego – to produkt firmy EyeTap Steve'a Manna ● HMD zintegrowany z kamerą – komputer „widzi” to samo, co człowiek

30 Head-mounted display ● Zastosowania HMD: – Lotnictwo – Oddziały specjalne – Chirurgia – Inżynieria – Szkolenia pracowników – Gry ● Z800 3DVisor firmy eMagin

31 Land Warrior ● Weapon: M16/M4 ● Helmet Subsystem (HSS) ● Computer Subsystem (CSS) ● Navigation Subsystem (NSS) ● Communication Network Radio Subsystem (CNRS)

32 Future Force Warrior ● Ground Soldier System ● Air Warrior

33 Rozpoznawanie mowy ● Automatic Speech Recognition (ASR) ● Zastępuje stenografię (Realtime Voice Writing) ● Bezpośrednie sterowanie urządzeniami – Dla niepełnosprawnych – W lotnictwie/motoryzacji/wojsku – Telefonia komórkowa ● Analiza semantyczna (Natural Language Understanding)

34 Sprzężenie bezpośrednie ● Implanty słuchowe, siatkówkowe etc. - bezpośrednie sprzężenie z układem nerwowym ● Brain-Computer Interface (BCI) – bezpośrednie sprzężenie z mózgiem ● Metody inwazyjne, nieinwazyjne, częściowo inwazyjne

35 Sprzężenie bezpośrednie ● 1978 „Jerry”, pacjent Williama Dobelle'a – pierwszy implant wzrokowy ● 2002 Jens Naumann – implant drugiej generacji ● Implanty słuchowe

36 Sprzężenie bezpośrednie ● 2004 Matt Nagle – pierwszy użytkownik BrainGate firmy Cyberkinetics (sterowanie ramieniem robotycznym) ● 2008 prace Nicolelisa – małpa sterująca robotem ● Cyborgizacja?

37 Bohater + Superkomputer = Superbohater? Szymon Sokół szymon@agh.edu.pl ConStar 2008 http://hell.pl/szymon/fandom/