HPC چیست ؟ با مزایای High performance computing آشنا شوید

HPC چیست ؟ کاربرد HPC چیست ؟ اگر شما نیز از آن دسته افرادی هستید که با این سوال مواجه می‌شوید، اما هیچگاه نمی‌توانید به درستی به پاسخ سوالات خود دست یابید،‌ پیشنهاد می‌کنیم این مقاله را تا انتها با ما دنبال کنید.

HPC مخفف چیست ؟

در پاسخ این سوال که رایانش با عملکرد بالا یا  سیستم HPC چیست ، باید گفت به توانایی پردازش داده‌ها و انجام محاسباتی پیچیده در سرعت‌های بالا، رایانش با عملکرد بالا یا (HPC) High performance computing می‌گویند. به بیان بهتر، یک لپ تاپ یا دسکتاپ با پردازنده 3 گیگاهرتز می‌تواند حدود 3 میلیارد محاسبه در ثانیه انجام دهد. گرچه این سرعت پردازش سریع تر از هر انسانی است که بخواهد این کار را انجام دهد، اما در مقایسه با راه‌حل‌های HPC که می‌توانند انواع رایانش را در هر ثانیه انجام دهند، بسیار کمرنگ به نظر می‌رسند.

سرور مجازی آراز

یکی از شناخته شده ترین انواع راه‌حل‌های رایانش با عملکرد بالا ابر رایانه یا supercomputer است. یک ابر رایانه شامل هزاران نود های رایانشی است که با هم کار می کنند تا یک یا چند وظیفه را انجام دهند. به این عمل پردازش یا محاسبات موازی ( Parallel Computing ) می گویند. این شبیه به هزاران رایانه شخصی است که به یکدیگر متصل شده اند، و قدرت رایانش را برای انجام سریعتر کارها ترکیب می کنند.

ابر آراز نیز از ارائه کنندگان زیرساخت ابری است. می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله‌ی رایانش ابری را مطالعه کنید.

دلیل اهمیت HPC چیست ؟

از طریق داده ها است که بسیاری از کشف های علمی پیشگامانه ای انجام می شوند ، نوآوری هایی برای تغییر بازی ها به وجود می آیند و کیفیت زندگی برای میلیاردها نفر در سراسر جهان بهبود می یابد. سیستم HPC پایه و اساس پیشرفت های علمی ، صنعتی و اجتماعی است.

همزمان با تکامل فناوری هایی مانند اینترنت اشیا (IoT) ، هوش مصنوعی (AI) و تصویربرداری 3 بعدی ، اندازه و مقدار داده هایی که سازمان ها باید با آنها کار کنند بسیار رشد می کنند.

برای بسیاری از اهداف ، از جمله پخش مستقیم یک رویداد ورزشی ، ردیابی طوفان در حال افزایش ، آزمایش محصولات جدید یا تجزیه و تحلیل روند سهام ها ، توانایی پردازش داده ها در زمان واقعی شان بسیار مهم است.

برای پیش رفتن یک گام جلوتر از رقابت ، سازمان ها برای پردازش ، ذخیره و تجزیه و تحلیل مقادیر عظیم داده ها به زیرساخت IT بسیار سریع و قابل اعتماد نیاز دارند.

شیوه‌ی کار سیستم HPC چیست ؟

راه‌حل‌های سیستم HPC یا رایانش با عملکرد بالا دارای سه جز اصلی هستند :

• رایانش
• شبکه
• ذخیره سازی

برای ساخت یک معماری رایانشی با کارایی بالا، سرورهای رایانشی به صورت خوشه ای با هم شبکه می شوند. برنامه ها و الگوریتم های نرم افزاری هم به طور همزمان روی سرورهای موجود در خوشه اجرا می شوند. این خوشه برای ذخیره خروجی به شبکه ذخیره سازی داده متصل است. این اجزا به صورت یکچارچه باهم عمل می کنند تا مجموعه های مختلفی از وظایف را انجام دهند.

برای انجام کار با حداکثر عملکرد ، هر یک از اجزای سازنده باید با سایر قطعات همگام باشد. به عنوان مثال ، هر یک از عناصر تشکیل دهنده ذخیره سازی باید بتوانند داده ها را از سرورهای رایانشی به سرعت پردازش کند. به همین ترتیب ، اجزای شبکه باید بتوانند از انتقال سریع داده ها بین سرورهای رایانشی و ذخیره اطلاعات پشتیبانی کنند. اگر یکی از اجزای آن نتواند با مابقی هماهنگ شود ، عملکرد کل زیرساخت HPC آسیب می بیند.

HPC cluster یا خوشه HPC چیست ؟

یک خوشه یا کلاستر (hpc cluster) از صدها یا هزاران سرور رایانشی تشکیل شده است که بهم پیوسته‌اند. علاوه بر آن، به هر سرور، یک نود ( Node ) گفته می‌شود. نودهای هر خوشه ( clusters )، به طور موازی با یکدیگر کار کرده و سرعت پردازش را برای ارائه‌های رایانشی با کارایی بالا افزایش می‌دهند.

کاربردهای HPC چیست ؟

از راه‌حل‌های سیستم HPC که در مکان‌ها، لبه‌ها (Edges) یا ابرها مستقر شده‌اند‌، برای اهداف مختلف در صنایع مختلف استفاده می‌شود. از جمله این اهداف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

آزمایشگاه‌های تحقیقاتی

HPC برای کمک به دانشمندان در یافتن منابع انرژی تجدید پذیر، درک تکامل جهان ما ، پیش بینی و ردیابی طوفان ها و ایجاد مواد جدید استفاده می شود.

رسانه و سرگرمی

HPC برای ویرایش فیلم های سینمایی ، ارائه جلوه های ویژه بصری و پخش جریانی وقایع زنده در سراسر جهان استفاده می شود.

نفت و گاز

HPC برای شناسایی دقیق محل حفاری چاه های جدید و کمک به تقویت تولید از چاه های موجود استفاده می شود.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

HPC برای شناسایی تقلب در کارت های اعتباری ، ارائه پشتیبانی فنی خود راهنما یا Self-guided ، آموزش وسایل نقلیه خود ران یا Self-driving و بهبود روشهای غربالگری سرطان استفاده می شود.

خدمات مالی

HPC برای پیگیری روند سهام در زمان واقعی و تجارت خودکار مورد استفاده قرار می گیرد.

سایر خدمات

HPC برای طراحی محصولات جدید ، شبیه سازی سناریوهای آزمایش و اطمینان حاصل کردن از این که قطعات در انبار نگه داری شوند تا خطوط تولید متوقف نشوند، کاربرد دارند.

همچنین HPC برای کمک به توسعه درمان بیماری هایی مانند دیابت و سرطان و همچنین به وجود آمدن امکان تشخیص سریع تر و دقیق تر بیماری ها استفاده می شوند.

تفاوت NetApp و HPC چیست ؟

راه حل NetApp® HPC دارای مجموعه کاملی از سیستم‌های ذخیره سازی سری E با کارایی و چگالی بالا است. یک معماری مدولار (modular) با قیمت یا عملکرد پیشرو در صنعت، یک راه‌حل واقعی برای هزینه به میزان رشد یا pay-as-you-grow برای پشتیبانی از نیازهای ذخیره سازی مجموعه داده‌های چند پتابایتی ارائه می‌دهد.

این سیستم، با سیستم‌های فایلی پیشرو HPC، از جمله Luster ،IBM Spectrum Scal BeeGFS و سایر سیستم‌ها سازگار است تا بتواند عملکرد و قابلیت اطمینان بزرگ‌ترین زیرساخت‌های رایانشی جهان را کنترل کند.

سیستم‌های سری E عملکرد، قابلیت اطمینان، مقیاس پذیری، سادگی و TCO پایین‌تری را برای تحمل چالش‌های پشتیبانی از حجم کار یا workload های زیاد فراهم می‌کنند؛ این موارد عبارتند از:

کارایی

حداکثر 1 میلیون خواندن تصادفی IOPS و پهنای باند پایدار و نوشتن پایدار (حداکثر انفجار) 13 GB / sec در هر بلوک ساختمانی راه حل NetApp HPC که هم برای فلاش و هم برای دور در حال چرخش بهینه شده است ، شامل فناوری داخلی است که میزان کار را کنترل می کند و تنظیمات را به صورت خودکار برای به حداکثر رساندن عملکرد تنظیم می کند.

 قابلیت اطمینان

طراحی تحمل خطا یا Fault-tolerant design بیش از 99.9999٪ دسترسی را نشان می دهد ، که توسط بیش از 1 میلیون سیستم مستقر شده نیز تایید شده است. ویژگی های تضمین داده داخلی به اطمینان از صحت داده ها بدون افت ،قطع شدن، خرابی یا بیت های از دست رفته کمک می کنند.

آسان بودن استقرار و سیستم مدیریت

طراحی مدولار (Modular)، نسخه برداری از بلوک‌های ذخیره سازی on-the-fly (یعنی هنگام کات و پیست کردن)، نظارت فعال و اسکریپت های اتوماسیون همه به مدیریت آسان، سریع و انعطاف‌پذیر منجر می‌شوند.

مقیاس پذیری

یک رویکرد دانه ریز و بزرگ granular building-block به رشد می تواند مقیاس پذیری یکپارچه را از ترابایت به پتابایت با اضافه کردن ظرفیت در هر بار رشد، مثلا یک بار یا چند درایو همزمان امکان پذیر سازد.

 TCO پایین‌تر

بلوک های ساختمانی بهینه شده برای قیمت یا عملکرد و همچنین بهترین تراکم در هر صنعت، قدرت کم تر، سرمایش و پشتیبانی هزینه ها و 4 برابر نرخ کاهش خرابی کمتر نسبت به محصول دستگاه های HDD و SSD را ارائه می دهند.

کشورهای فعال در زمینه HPC

ایالت متحده‌ی آمریکا در زمینه‌ی رایانش ابری ( cloud computing ) با عملکرد بالا یا HPC چند گام جلوتر از دیگر افراد است. گفتنی است که حمایتی که دولت آمریکا از پژوهش‌های رایانش ابری به عمل می‌آورد،‌ مشابه حمایتی است که در دهه‌ی 1970 از پژوهش‌های اینترنتی به عمل می‌آمد. این حمایت‌ها به گونه‌ای است که انتظار می‌رود در 10 سال آینده،‌این فناوری در تمامی زمینه‌های اقتصاد ملی . توسعه اجتماعی نیز گسترش یابد.

آینده‌ی HPC چیست ؟

از نظر معماری، یک روند حائز اهمیت آن است که سوپرسرورها دارند جای سوپرکامپیوترها را به عنوان فناوری‌های معماری متداول برای رایانش پردازش سریع می‌گیرند. محصولات ارزان در بازار رایانش پردازش سریع ،SMP (چندپردازشی متقارن) و نوع متوسطSMP  و CC-NUMA (دسترسی غیر یکنواخت به حافظه – کش منسجم) و کلاسترها خواهند بود. محصولات گران‌بها نیز از نود کلاسترهای SMP و CC-NUMA بهره خواهند گرفت.

علاوه براین‌ها، معماری جدیدی به نام چندریسمانی – multithreading در سوپرکامپیوترها استفاده خواهد شد. نمونه آن سیستم MTA متعلق به Tera می‌باشد. یک MTA 8-CPU با موفقیت در مرکز ابررایانه سن دیگو راه‌اندازی شده است. شایان ذکر است که سیستم‌های پربهایی که توسط تمامی کارخانجات برنامه‌ریزی شده کلاسترها هستند و بعضی نیز شروع به بررسی ساختار C-NUMA نموده‌اند.

در زمینه اختراع و نوآوری، کمپانی Shell Petroleum پیشنهادات مبتکرانه کارمندانش را از طریق اینترنت جهانی و سرورهای پردازش سریع جمع‌آوری کرده و بطور مرکزی پردازش می‌کند. یک فناوری جدید برای کشف سفره‌های نفت زیرزمینی به‌وسیله لیزر تولید شد که 300 بشکه نفت خام برای شرکت به ارمغان آورد.

در زمینه طراحی، Holiwell و General Electric از شبکه‌ای برای اتصال سرورها و تجهیزات ارزشمند در مراکز طراحی سراسر دنیا استفاده می‌کنند، تا مهندسین و مشتریان بتوانند با یکدیگر محصولاتی را طراحی کنند و زمان طراحی تا 100 برابر کاهش یابد. برای بسیاری از شرکت‌های بزرگ، مخارج خرید بخش مهمی از هزینه‌های کلی می‌باشند.

ارزشی که HPC برای کسب‌وکارها می‌آفریند خارق‌العاده است. می‌توانیم مشتاقانه منتظر آن باشیم که در آینده HPC در حیطه‌های بیشتری استفاده شود.

شما می توانید برای دستیابی به اطلاعات روز دنیا در حوزه فناوری و تکنولوژی ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.