حاسوب فائق: الفرق بين النسختين

[[ملف:IBM Blue Gene P supercomputer.jpg|تصغير|300px|حاسوب [[الجينة الزرقاء]] في [[مختبر أرجون الوطني]]<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/21791.wss |titleالعنوان=IBM Blue gene announcement |publisherالناشر=03.ibm.com |dateالتاريخ=2007-06-26 |accessdateتاريخ الوصول=2012-06-09}}</ref>]]

والجدير بالذكر أن أجهزة الحاسوب العملاقة قدمت في الستينات، وصممت في البداية من قبل "سيمور كراي" في Control Data Corporation، وبعد ذلك في Cray Research. في حين أن أجهزة الحاسوب العملاقة التي صممت في السبعينات كانت تستخدم عدد قليل من المعالجات فقط، إلا أنه في التسعينات، بدأت الآلات التي تحتوي على آلاف المعالجات في الظهور، وبحلول نهاية القرن العشرين، أصبحت أجهزة الحاسوب العملاقة المتوازية التي تمتلك عشرات الآلاف من المعالجات هي المعيار الأساسي لهذه الأجهزة<ref name=Hoffman>{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=Supercomputers: directions in technology and applications |firstالأول=Allan R. |lastالأخير=Hoffman |publisherالناشر=National Academies |yearالسنة=1990 |isbn=0-309-04088-4 |pagesالصفحات=35–47}}</ref><ref name=Jouppi>{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=Readings in computer architecture |firstالأول=Mark Donald |lastالأخير=Hill |first2الأول2=Norman Paul |last2الأخير2=Jouppi |first3الأول3=Gurindar |last3الأخير3=Sohi |yearالسنة=1999 |isbn=1-55860-539-8 |pagesالصفحات=40–49 }}</ref>

يرجع تاريخ الحوسبة العملاقة إلى الستينات، عندما صممت سلسلة من الحواسيب في Control Data Corporation بواسطة "سيمور كراي" بهدف استخدام التصاميم المبتكرة والتوازي لتحقيق أداء هائل في الذروة الحسابية.<ref name=chen >''Hardware software co-design of a multimedia SOC platform'' by Sao-Jie Chen, Guang-Huei Lin, Pao-Ann Hsiung, Yu-Hen Hu 2009 ISBN pages 70-72</ref> هذا وقد أُطلق CDC 6600 عام 1964، والذي يعتبر بشكل عام هو أول حاسوب عملاق<ref>{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=History of computing in education |authorالمؤلف=John Impagliazzo, John A. N. Lee |yearالسنة=2004 |isbn= 1-4020-8135-9 |pageالصفحة=172 |urlالمسار=http://books.google.com/books?id=J46GinHakmkC&pg=PA172&dq=history+of+supercomputer+cdc+6600&hl=en&ei=PeAcTv_eI8uf-wb3y9jvCA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=7&ved=0CEYQ6AEwBjgK#v=onepage&q=history%20of%20supercomputer%20cdc%206600&f=false }}</ref><ref>{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=The American Midwest: an interpretive encyclopedia |authorالمؤلف=Richard Sisson, Christian K. Zacher |yearالسنة=2006 |isbn =0-253-34886-2 |pageالصفحة= 1489 |urlالمسار=http://books.google.com/books?id=n3Xn7jMx1RYC&pg=PA1489&dq=history+of+supercomputer+cdc+6600&hl=en&ei=nt8cTo-RFc2r-gaDiPHLCA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CEkQ6AEwBQ#v=onepage&q=history%20of%20supercomputer%20cdc%206600&f=false |publisherالناشر= }}</ref>.

ومن ناحية أخري، فقد ترك "كراي" مركز CDC عام 1972 ليؤسس شركته الخاصة<ref name=Hannan >{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=Wisconsin Biographical Dictionary |firstالأول=Caryn |lastالأخير= Hannan |yearالسنة=2008 |isbn=1-878592-63-7 |pagesالصفحات= 83–84 |urlالمسار=http://books.google.com/books?id=V08bjkJeXkAC&pg=PA83&dq=cdc+6600+7600+cray&hl=en&ei=7LMZTozDIInX8gP0xIkM&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA#v=onepage&q=cdc%206600%207600%20cray&f=false}}</ref>. وبعد أربع سنوات من مغادرته CDC، قام "كراي" بإطلاق (80&nbsp;MHz Cray 1) عام 1976، والذي أصبح واحد من أكثر أجهزة الحاسوب العملاقة نجاحاً في التاريخ<ref name=Hill41 >''Readings in computer architecture'' by Mark Donald Hill, Norman Paul Jouppi, Gurindar Sohi 1999 ISBN 978-1-55860-539-8 page 41-48</ref><ref name=Edwin65 >''Milestones in computer science and information technology'' by Edwin D. Reilly 2003 ISBN 1-57356-521-0 page 65</ref>. كما أصدر (Cray-2) عام 1985، والذي كان عبارة عن حاسوب ذي 8 معالجات ذات تبريد سائل تضخ مادة Fluorinert من خلاله أثناء عمله. وكان يعمل بسرعة 1.9 جيجا فلوب، مما جعله الأسرع في العالم حتي 1990<ref name=Tokhi >''Parallel computing for real-time signal processing and control'' by M. O. Tokhi, Mohammad Alamgir Hossain 2003 ISBN 978-1-85233-599-1 pages 201-202</ref>.

في حين أن أجهزة الحاسوب العملاقة التي طرحت في الثمانينات لم تستخدم سوى عددا قليلا فقط من المعالجات، إلا أنه في التسعينات، بدأت الأجهزة التي تمتلك آلاف المعالجات في الظهور في كل من الولايات المتحدة واليابان، محققة أرقاماً قياسية جديدة في الأداء الحسابي. حيث استخدم الحاسوب العملاق Numerical Wind Tunnel التابع لشركة Fujitsu، 166 معالج موجه للحصول على المركز الأول في عام 1994 مع سرعة ذروة وصلت إلى 1.7 جيجا فلوب لكل معالج<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www.netlib.org/benchmark/top500/reports/report94/main.html |titleالعنوان=TOP500 Annual Report 1994 |publisherالناشر=Netlib.org |dateالتاريخ=1996-10-01 |accessdateتاريخ الوصول=2012-06-09}}</ref><ref>{{Cite conference

لقد اتخذت مناهج معمارية الحواسيب العملاقة منعطفات درامية منذ أن قدم أول نظام في الستينات. فمعمارية الحواسيب العملاقة الأولي والتي كان رائدها "سيمور كراي" اعتمدت على التصاميم المبتكرة والتوازي المحلي لتحقيق أداء حسابي متفوق.<ref name="chen"/>

وبينما استخدمت الحواسيب العملاقة في السبعينات عدد قليل من المعالجات، إلا أنه في التسعينات، بدأت الأجهزة التي تستخدم آلاف المعالجات في الظهور بحلول نهاية القرن العشرين. ومن هذا المنطلق، أصبحت أجهزة الحواسيب العملاقة المتوازية التي تمتلك عشرات الآلاف من المعالجات هي المعيار الأساسي لهذه الأجهزة. ويمكن لأجهزة الحواسيب العملاقة في القرن 21 أن تستخدم أكثر من 100.000 معالج (بعضها وحدات رسم) متصلة بواسطة اتصالات سريعة<ref name="Hoffman"/><ref name="Jouppi"/>. طوال العقود الماضية، ظلت إدارة كثافة الحرارة قضية رئيسية بالنسبة لمعظم أجهزة الحاسوب العملاقة المركزية<ref name=TH1 >{{citeمرجع webويب |titleالعنوان=The TianHe-1A Supercomputer: Its Hardware and Software |authorالمؤلف= Xue-June Yang, Xiang-Ke Liao, et al in Journal of Computer Science and Technology | volume= 26, Number 3 |pagesالصفحات= 344–351 |urlالمسار=http://www.springerlink.com/content/h70244371pr727g0/}}</ref><ref name=Charley>''The Supermen: Story of Seymour Cray and the Technical Wizards Behind the Supercomputer'' by Charles J. Murray 1997 ISBN 0-471-04885-2 pages 133-135</ref><ref name=Rupak>''Parallel Computational Fluid Dyynamics; Recent Advances and Future Directions'' edited by Rupak Biswas 2010 ISBN 1-60595-022-X page 401</ref>. حيث أن كمية الحرارة الكبيرة المتولدة من النظام ربما يكون لها آثار أخري أيضاً، على سبيل المثال، تخفيض العمر الافتراضي لمكونات النظام الأخرى<ref name=Huang313 >''Supercomputing Research Advances'' by Yongge Huáng 2008 ISBN 1-60456-186-6 pages 313-314</ref> . ولذلك، فقد نشأت توجهات متنوعة لإدارة الحرارة، بدءاً من ضخ Fluorinert خلال النظام، وصولاً إلى نظام التبريد الهجين عن طريق الهواء والسوائل أو تبريد الهواء عن طريق درجة حرارة تكييف الهواء العادي<ref name=Tokhi /><ref name=sysx />.

إن الأنظمة ذات العدد الهائل من المعالجات، عادة ما تسلك أحد المسارين: النهج الأول، المعروف بالحوسبة الشبكية حيث تكون قوة المعالجة في العدد الكبير من الحواسيب متنوعة في مجالات الإدارة والتوزيع وتنتهز الفرصة لاستخدامها كلما كان أي جهاز حاسوب متاحا<ref name="Prodan"/>. وفي النهج الآخر، يتم استخدام عدد كبير من المعالجات على مقربة من بعضها البعض، على سبيل المثال، في الحوسبة العنقودية. وفي مثل هذا النظام المركزي المتوازي الضخم تصبح سرعة ومرونة الربط مهمة جداً، وتستخدم الحواسيب العملاقة الحديثة مناهج مختلفة تتنوع بين أنظمة Infiniband وصولاً إلى الرقاقات ثلاثية الأبعاد<ref name=Bluenight >Knight, Will: "IBM creates world's most powerful computer", ''NewScientist.com news service'', June 2007</ref><ref>{{citeمرجع webويب |authorالمؤلف=N. R. Agida et al. |yearالسنة=2005 |titleالعنوان=Blue Gene/L Torus Interconnection Network {{pipe}} IBM Journal of Research and Development | volume= 45, No 2/3 March–May 2005 |pagesالصفحات= 265 |urlالمسار=

http://www.cc.gatech.edu/classes/AY2008/cs8803hpc_spring/papers/bgLtorusnetwork.pdf |formatالتنسيق=PDF |workالعمل=Torus Interconnection Network}}</ref>. ويعتبر استخدام المعالجات متعددة الأنوية جنباً إلى جنب مع المعالجات المركزية هو أحد الاتجاهات الناشئة حديثاً كما هو الحال في نظام Cyclops64.<ref name="Cellular Computer Architecture Cyclops64' 2005, Pages 132-143"/><ref name="Guangming"/> وحيث أن سعر/أداء معالجات الرسومات المخصصة للأغراض العامة (GPGPUs) قد تحسن، فقد بدأت عدد من أجهزة الحاسوب العملاقة ذات سرعة " petaflop" مثل Tianhe-I و Nebulae بالاعتماد عليها<ref name=GPGPU >{{citeمرجع webويب |lastالأخير=Prickett |firstالأول=Timothy |titleالعنوان=Top 500 supers – The Dawning of the GPUs |publisherالناشر==Theregister.co.uk |dateالتاريخ= May 31, 2010 |urlالمسار=http://www.theregister.co.uk/2010/05/31/top_500_supers_jun2010/ }}</ref>. ومع ذلك، فإن الأنظمة الأخري مثل " K computer" استمرت في استخدام المعالجات التقليدية مثل SPARC وكان الاستعمال العام لمعالجات وحدات معالجة الرسومات في تطبيقات الحوسبة عالية الأداء محل نقاش دائم<ref name=HansH >{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=Considering GPGPU for HPC Centers: Is It Worth the Effort? |authorالمؤلف= Hans Hacker et al in ''Facing the Multicore-Challenge: Aspects of New Paradigms and Technologies in Parallel Computing'' by Rainer Keller, David Kramer and Jan-Philipp Weiss |yearالسنة=2010 |isbn= 3-642-16232-0 |pagesالصفحات= 118–121 |urlالمسار=http://books.google.it/books?id=-luqXPiew_UC&pg=PA118&dq=GPGPU+supercomputer&hl=en&sa=X&ei=NKYyT-XTCYSk4gTf342XBQ&redir_esc=y#v=onepage&q=GPGPU%20supercomputer&f=false |publisherالناشر= }}</ref>. وعلى أية حال، فإن وحدات معالجة الرسومات ""GPU تكتسب شعبية لا بأس بها، وفي عام 2012 حوّل الحاسب العملاق Jaguarإلى Titan عن طريق استبدال وحدات المعالجة المركزية "CPU" بوحدات معالجة رسومات "GPU".<ref name=PC>{{citeمرجع webويب |titleالعنوان=Cray's Titan Supercomputer for ORNL Could Be World's Fastest |authorالمؤلف=Damon Poeter |publisherالناشر=Pcmag.com |dateالتاريخ=, October 11, 2011 |urlالمسار=http://www.pcmag.com/article2/0,2817,2394515,00.asp}}</ref><ref>{{citeمرجع webويب |titleالعنوان=GPUs Will Morph ORNL's Jaguar Into 20-Petaflop Titan |firstالأول= Michael |lastالأخير=Feldman |publisherالناشر=Hpcwire.com |dateالتاريخ= October 11, 2011 |urlالمسار=http://www.hpcwire.com/hpcwire/2011-10-11/gpus_will_morph_ornl_s_jaguar_into_20-petaflop_titan.html}}</ref><ref name=TitanReg>{{citeمرجع webويب |titleالعنوان=Oak Ridge changes Jaguar's spots from CPUs to GPUs |authorالمؤلف= Timothy Prickett Morgan |publisherالناشر=Theregister.co.uk |dateالتاريخ= October 11, 2011 |urlالمسار=http://www.theregister.co.uk/2011/10/11/oak_ridge_cray_nvidia_titan/ }}</ref> وقد صممت عدة أنظمة "الأغراض الخاصة"، المكرسة لمشكلة واحدة. ويسمح هذا باستخدام رقائق FPGA المبرمجة خصيصاً أو حتي رقائق VLSI التقليدية، والتي توفر معدلات أسعار/أداء أفضل عن طريق التضحية بالعمومية. وتتضمن الأمثلة الخاصة بالحواسيب العملاقة المتخصصة <ref>Condon, J.H. and K.Thompson, "Belle Chess Hardware", In ''Advances in Computer Chess 3'' (ed.M.R.B.Clarke), Pergamon Press, 1982.</ref> Belle، <ref>{{Cite documentjournal

|lastالأخير=Hsu|firstالأول=Feng-hsiung|authorlinkوصلة المؤلف=Feng-hsiung Hsu

|yearالسنة=2002

|titleالعنوان=Behind Deep Blue: Building the Computer that Defeated the World Chess Champion

|publisherالناشر=[[Princeton University Press]]

|isbn=0-691-09065-3}}</ref> Deep Blue و <ref>C. Donninger, U. Lorenz. [http://www.springerlink.com/content/hp9la9pwq0a1cmrp/ The Chess Monster Hydra.] Proc. of 14th International Conference on Field-Programmable Logic and Applications (FPL), 2004, Antwerp – Belgium, LNCS 3203, pp.&nbsp;927 – 932</ref> Hydra من أجل لعب الشطرنج، Gravity Pipe<ref>J Makino and M. Taiji, ''Scientific Simulations with Special Purpose Computers: The GRAPE Systems'', Wiley. 1998.</ref> من أجل الفيزياء الفلكية، MDGRAPE-3 من أجل حساب بنية البروتين الجزيئية<ref>RIKEN press release, ''[http://www.riken.jp/engn/r-world/info/release/press/2006/060619/index.html Completion of a one-petaflops computer system for simulation of molecular dynamics]''</ref> و Deep Crack<ref>{{citeمرجع bookكتاب|titleالعنوان=Cracking DES - Secrets of Encryption Research, Wiretap Politics & Chip Design|authorالمؤلف=Electronic Frontier Foundation|isbn=1-56592-520-3|publisherالناشر=Oreilly & Associates Inc|yearالسنة=1998|urlالمسار=http://cryptome.org/cracking-des/cracking-des.htm}}</ref> من أجل كسر شفرات DES.

| urlالمسار=http://pressroom.nvidia.com/easyir/customrel.do?easyirid=A0D622CE9F579F09&version=live&prid=678988&releasejsp=release_157

| titleالعنوان=NVIDIA Tesla GPUs Power World's Fastest Supercomputer

| publisherالناشر=Nvidia

|dateالتاريخ=29 October 2010

إن إدارة الحرارة تعتبر قضية رئيسية في الأجهزة الإلكترونية المعقدة، وتؤثر على أنظمة الحاسوب القوية بعدد من الطرق المختلفة<ref name=Spectrum >{{citeمرجع webويب |titleالعنوان=Better Computing Through CPU Cooling |firstالأول= Alexander A. |lastالأخير=Balandin |publisherالناشر=Spectrum.ieee.org |dateالتاريخ= October 2009 |urlالمسار=http://spectrum.ieee.org/semiconductors/materials/better-computing-through-cpu-cooling/0 }}</ref>. إن تصميم الطاقة الحرارية وطاقة وحدة المعالجة المركزية المستهلكة هي قضايا تتجاوز تلك التقنيات التبريدية الخاصة بالحواسيب التقليدية. وجوائز الحوسبة العملاقة الخاصة بالحوسبة الخضراء تعكس هذه القضية<ref>{{citeمرجع webويب | urlالمسار = http://www.green500.org | titleالعنوان = The Green 500 |publisherالناشر=Green500.org}}</ref><ref>{{citeمرجع webويب | urlالمسار = http://www.itnews.com.au/News/65619,green-500-list-ranks-supercomputers.aspx | workالعمل = iTnews Australia | titleالعنوان = Green 500 list ranks supercomputers}}</ref><ref name=WuFeng >{{citeمرجع webويب |authorالمؤلف=Wu-chun Feng |yearالسنة=2003 |titleالعنوان=Making a Case for Efficient Supercomputing {{pipe}} ACM Queue Magazine, Volume 1 Issue 7, 10 January 2003 doi 10.1145/957717.957772 |urlالمسار=http://sss.lanl.gov/pubs/031001-acmq.pdf |formatالتنسيق=PDF}}</ref>. إن تجميع آلاف المعالجات مع بعضها البعض يولد بالتأكيد كميات ضخمة من الكثافة الحرارية التي تحتاج إلى التعامل معها. لقد كان Cray 2 يعمل بنظام تبريد سائل، واستخدم Fluorinert "شلال تبريد" والذي يتم ضخه من خلال الوحدات تحت الضغط<ref name="Tokhi"/>. ومع ذلك، فإن نهج التبريد بالسائل المغمور لم يكن عملي للأنظمة متعددة المقصورات والتي تعتمد على المعالجات الجاهزة للاستخدام، وفي نظام System X طوّر نظام تبريد خاص بالاشتراك مع شركة Liebert والذي دمج بين تكييف الهواء مع التبريد السائل<ref name=sysx >''Computational science – ICCS 2005: 5th international conference'' edited by Vaidy S. Sunderam 2005, ISBN 3-540-26043-9, pages 60–67</ref>.

أما في نظام Blue Gene تعمدت IBM استخدام المعالجات منخفضة الطاقة للتعامل مع كثافة الحرارة<ref name="TheRegSC10">{{citeمرجع webويب

|titleالعنوان=IBM uncloaks 20 petaflops BlueGene/Q super

|publisherالناشر=The Register

|dateالتاريخ=22 November 2010

|urlالمسار=http://www.theregister.co.uk/2010/11/22/ibm_blue_gene_q_super/

|accessdateتاريخ الوصول=25 November 2010

}}</ref>. ومن ناحية أخرى، فإن IBM Power 775 الذي أطلق عام 2011، قد قام بتجميع العناصر التي تحتاج إلى مياه تبريد بشكل وثيق<ref>{{citeمرجع webويب|lastالأخير=Prickett |firstالأول=Timothy |urlالمسار=http://www.theregister.co.uk/2011/07/15/power_775_super_pricing/ |titleالعنوان='&#39;The Register'&#39;: IBM 'Blue Waters' super node washes ashore in August |publisherالناشر=Theregister.co.uk |dateالتاريخ=15 July 2011 |accessdateتاريخ الوصول=9 June 2012}}</ref>. ومن الناحية الأخرى، فقد استخدم IBM Aquasar system تبريد المياه الساخنة لتحقيق الكفاءة في استخدام الطاقة، حيث كان يتم استخدام المياه لتدفئة المباني كذلك<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www.hpcwire.com/hpcwire/2010-07-02/ibm_hot_water-cooled_supercomputer_goes_live_at_eth_zurich.html |titleالعنوان=HPC Wire 2 July 2010 |publisherالناشر=Hpcwire.com |dateالتاريخ=2 July 2010 |accessdateتاريخ الوصول=9 June 2012}}</ref><ref>{{citeمرجع webويب|authorالمؤلف=Martin LaMonica |urlالمسار=http://news.cnet.com/8301-11128_3-20004543-54.html |titleالعنوان=CNet 10 May 2010 |publisherالناشر=News.cnet.com |dateالتاريخ=10 May 2010 |accessdateتاريخ الوصول=9 June 2012}}</ref>

. وتقاس كفاءة استخدام الطاقة في أنظمة الحاسوب بشكل عام من حيث "فلوب لكل وات"<ref>{{citeاستشهاد newsبخبر | urlالمسار = http://www.cnn.com/2008/TECH/06/09/fastest.computer.ap/index.html | workالعمل = CNN | titleالعنوان = Government unveils world's fastest computer |quoteاقتباس= performing 376 million calculations for every watt of electricity used. |archiveurlمسار الأرشيف = https://web.archive.org/web/20080610155646/http://www.cnn.com/2008/TECH/06/09/fastest.computer.ap/index.html |archivedateتاريخ الأرشيف = 10 June 2008}}</ref><ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار = http://www.hpcwire.com/topic/processors/IBM_Roadrunner_Takes_the_Gold_in_the_Petaflop_Race.html|titleالعنوان=IBM Roadrunner Takes the Gold in the Petaflop Race}}</ref>. وفي 2008، عمل نظام Roadrunner التابع لشركة IBM بقوة 376 <ref>{{citeمرجع webويب| urlالمسار=http://www.serverwatch.com/hreviews/article.php/3913536/Top500-Supercomputing-List-Reveals-Computing-Trends.htm| titleالعنوان = Top500 Supercomputing List Reveals Computing Trends|quoteاقتباس=IBM... BlueGene/Q system .. setting a record in power efficiency with a value of 1,680&nbsp;MFLOPS/W, more than twice that of the next best system.}}</ref><ref>{{citeمرجع webويب| urlالمسار=http://www.datacenterknowledge.com/archives/2010/11/18/ibm-system-clear-winner-in-green-500/|titleالعنوان = IBM Research A Clear Winner in Green 500}}</ref> MFLOPS/Watt. وفي نوفمبر 2010، وصل Blue Gene/Qإلى 1684 MFLOPS/Watt. أما في يونيو 2011، فإن أعلى مركزين في قائمة Green 500 قد أحتلت من قبل ماكينات Blue Gene في نيويورك (واحد منهم حقق 2097 MFLOPS/W) مع مُركب DEGIMA في ناغازاكي والذي حل ثالثاً مع 1375 MFLOPS/W.<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www.green500.org/lists/2011/06/top/list.php |titleالعنوان=Green 500 list |publisherالناشر=Green500.org |dateالتاريخ= |accessdateتاريخ الوصول=9 June 2012}}</ref>

ورغم أن معظم الحواسيب العملاقة الحديثة تستخدم نظام التشغيل لينكس، إلا أن كل مُنتج قد وضع تغييراته الخاصة على النظام الذي يستخدمه، ولا يوجد هناك معيار ثابت للصناعة، ويرجع ذلك بشكل من الأشكال إلى حقيقة الاختلافات الموجودة في مكونات الأجهزة والتي تتطلب تغييرات لملائمة نظام التشغيل مع كل تصميم.<ref name=Padua426 /><ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www.top500.org/overtime/list/32/os |titleالعنوان=Top500 OS chart |publisherالناشر=Top500.org |dateالتاريخ= |accessdateتاريخ الوصول=31 October 2010}}</ref>

[[ملف:Wide-angle view of the ALMA correlator.jpg|thumb|Wide-angle view of the [[Atacama Large Millimeter Array|ALMA]] correlator.<ref>{{citeاستشهاد newsبخبر|titleالعنوان=Wide-angle view of the ALMA correlator|urlالمسار=http://www.eso.org/public/images/eso1253a/|accessdateتاريخ الوصول=13 February 2013|newspaper=ESO Press Release}}</ref>]]

إن الحوسبة العملاقة الانتهازية هو شكل من أشكال شبكات الحوسبة الشبكية والتي بموجبها يقوم "حاسوب ظاهري عملاق" ذو آلات حوسبة عديدة متباعدة بتنفيذ مهام حوسبة كبيرة جداً. وقد تم تطبيق الحوسبة الشبكية على عدد من المشاكل الموازية الحرجة على نطاق واسع والتي تتطلب مقاييس أداء الحوسبة العملاقة. ومع ذلك، فإن مناهج الشبكة الأساسية والحوسبة السحابية التي تعتمد على الحوسبة التلقائية لا يمكن أن تعالج مهمات الحوسبة العملاقة التقليدية مثل المحاكاة الديناميكية للسوائل. إن أسرع نظام حوسبة شبكية هو مشروع الحوسبة الموزعة Folding@home. ويذكر أن Folding@home كانت تبلغ سرعته 8.1 بيتافلوب من قوة معالجة x86 وذلك في مارس 2012. من بين هذه السرعة هناك 5.8 بيتافلوب مساهمة من العملاء الذين يعملون على وحدات معالجة الرسومات المتنوعة، و 1.7 بيتافلوب تأتي من أنظمة البلاي ستيشن 3، والبقية تأتي من أنظمة وحدات المعالجة المركزية المختلفة.<ref>{{Cite journal |urlالمسار=http://fah-web.stanford.edu/cgi-bin/main.py?qtype=osstats2 |titleالعنوان=Folding@home: OS Statistics |publisherالناشر=[[Stanford University]] |accessdateتاريخ الوصول=17 June 2014}}</ref> وتستضيف منصة BOINC عدداً من مشاريع الحوسبة الموزعة. واعتباراً من مايو 2011، سجلت BOINC قوة معالجة بلغت أكثر من 5.5 بيتافلوب من خلال أكثر من 480.000 حاسوب نشط على الشبكة<ref>{{Cite journal |urlالمسار=http://www.boincstats.com/stats/project_graph.php?pr=bo |titleالعنوان=BOINCstats: BOINC Combined |publisherالناشر=[[BOINC]] |accessdateتاريخ الوصول=28 May 2011 |postscript=Note this link will give current statistics, not those on the date last accessed.}}</ref> . أما المشروع الأكثر نشاطاً (يقاس بواسطة قوة الحوسبة) MilkyWay@home، فقد سجل قوة معالجة أكثر من 700 تيرافلوب من خلال أكثر من 33.000 حاسوب نشط.<ref>{{Cite journal |urlالمسار=http://boincstats.com/stats/project_graph.php?pr=milkyway |titleالعنوان=BOINCstats: MilkyWay@home |publisherالناشر=BOINC |accessdateتاريخ الوصول=28 May 2011 |postscript=Note this link will give current statistics, not those on the date last accessed}}</ref> واعتباراً من مايو 2011م ، قام Mersenne Prime التابع لمؤسسة GIMPS بتحقيق حوالي 60 تيرافلوب من خلال أكثر من 25.000 جهاز حاسوب مسجل<ref>{{citeمرجع webويب |urlالمسار=http://www.mersenne.org/primenet |titleالعنوان=Internet PrimeNet Server Distributed Computing Technology for the Great Internet Mersenne Prime Search |workالعمل=GIMPS |accessdateتاريخ الوصول=6 June 2011 |postscript=<!--None--> }}</ref>. ويقوم Internet PrimeNet Server بدعم نهج الحوسبة الشبكية الخاص بـ GIMPS، والذي يعتبر واحد من أقدم وأنجح مشاريع الحوسبة الشبكية منذ عام 1997. وفي2012م، صنع "سيمون كوكس" حاسوب عملاق يتكون من 64 جهاز Raspberry Pi. وقد أُطلق على الجهاز اسم Iridis-Pi. وقد بلغت تكلفة النظام بأكمله أقل من 2.500 جنيه استرليني (باستثناء المفاتيح) وبمجموع كلي من الذاكرة بلغ 1 تيرا بايت (بطاقات ذاكرة SD بسعة 16 جيجا بايت لكل جهاز Raspberry Pi).<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www.southampton.ac.uk/mediacentre/features/raspberry_pi_supercomputer.shtml |titleالعنوان=Southampton engineers a Raspberry Pi Supercomputer :: University of Southampton |publisherالناشر=Southampton.ac.uk |dateالتاريخ= |accessdateتاريخ الوصول=2013-04-20}}</ref>.

إن الحوسبة العملاقة الشبه انتهازية هي شكل من أشكال الحوسبة الموزعة والتي يقوم بموجبها "حاسوب ظاهري عملاق" ذو عدد كبير من الحواسيب صاحبة الشبكات المشتتة جغرافيا بأداء مهام حوسبة تتطلب قوة معالجة ضخمة.<ref name=Kravtsov>{{citeمرجع webويب|lastالأخير=Kravtsov|firstالأول=Valentin; Carmeli, David; Dubitzky, Werner; Orda, Ariel; [[Assaf Schuster|Schuster, Assaf]]; Yoshpa, Benny|titleالعنوان=Quasi-opportunistic supercomputing in grids, hot topic paper (2007)|urlالمسار=http://citeseer.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.135.8993|workالعمل=IEEE International Symposium on High Performance Distributed Computing|publisherالناشر=IEEE|accessdateتاريخ الوصول=4 August 2011}}</ref> وتهدف الحوسبة العملاقة الشبه انتهازية إلى توفير جودة أعلى للخدمة من الحوسبة الشبكية الانتهازية عن طريق تحقيق مزيد من السيطرة على توزيع المهام على المصادر المختلفة واستخدام تبادل المعلومات حول توافر وموثوقية الأنظمة الفردية داخل شبكة الحوسبة العملاقة. ومع ذلك، ينبغي تحقيق توزيع شبه الانتهازية الخاصة بطلب برامج الحوسبة المتوازية في الشبكات من خلال تنفيذ اتفاقيات توزيع الشبكات بحكمة، والأنظمة الفرعية المشاركة في التوزيع، وآليات توزيع الاتصالات المتعلقة بالطوبولوجيا،و مكتبات تمرير رسائل الخطأ والبيانات سابقة التكييف.<ref name=Kravtsov />

تهدف الحواسيب العملاقة عموماً لتحقيق القدرة القصوى في قدرات الحوسبة بدلاً من سعة الحوسبة. وعادة ما يُعتقد أن قدرة الحوسبة تستخدم قوة الحوسبة القصوى لحل مشكلة كبيرة واحدة في أقصر وقت ممكن. وغالباً ما يكون نظام القدرة الحوسبية قادر على حل مشكلة ذات حجم أو تعقيد لا يمكن لأجهزة الحاسوب الأخرى حلها، على سبيل المثال تطبيق محاكاة معقدة جداً للطقس.<ref name=NatCap /> وفي المقابل، يُعتقد عادة أن سعة الحوسبة تستخدم قوة حوسبة ذات كفاءة غير مكلفة لحل عدد صغير من المشاكل الكبيرة نوعاً أو عدد كبير من المشاكل الصغيرة، على سبيل المثال، طلبات دخول العديد من المستخدمين لقاعدة بيانات أو موقع ويب. إن المعماريات التي تصلح لدعم العديد من المستخدمين من أجل المهام اليومية ربما يكون لديها الكثير من القدرات ولكنها لا تعتبر عادة حواسيب عملاقة، نظراً لأنها لا تستطيع حل مشكلة معقدة واحدة.<ref name=NatCap >''The Potential Impact of High-End Capability Computing on Four Illustrative Fields of Science and Engineering'' by Committee on the Potential Impact of High-End Computing on Illustrative Fields of Science and Engineering and National Research Council (28 October 2008) ISBN 0-309-12485-9 page 9</ref>

بشكل عام، تقاس سرعة الحواسيب العملاقة وتقييمها عن طريق "FLOPS" (عمليات النقطة العائمة في الثانية) وليس من حيث MIPS أي (التعليمات في الثانية الواحدة)، كما هو الحال مع أجهزة الحاسوب المخصصة للأغراض العامة<ref name=Xifu >{{citeمرجع bookكتاب |titleالعنوان=Performance Evaluation, Prediction and Visualization of Parallel Systems |authorالمؤلف= Xingfu Wu |yearالسنة=1999 |isbn= 0-7923-8462-8 |pagesالصفحات= 114–117 |urlالمسار=https://books.google.com/books?id=IJZt5H6R8OIC&pg=PA116&dq=supercomputer+Mips+flops&hl=en&sa=X&ei=teUzT6C7OY3qOZ2qhYgC&redir_esc=y#v=onepage&q=supercomputer%20Mips%20flops&f=false |publisherالناشر= }}</ref> . هذه القياسات عادة ما تُستخدم مع بادئة SI ( سوابق النظام الدولي للوحدات ) مثل تيرا-، جنباً إلى جنب مع الاختزال "تيرا فلوب" (1012 فلوب، تعني تيرا فلوب)، أو بيتا-، جنباً إلى جنب مع الاختزال "بيتا فلوب" (1015 فلوب، تعني بيتا فلوب). أما الحواسيب العملاقة بسرعة "Petascale" فيمكنها العمل بسرعة واحد كوادريليون (1015) (1000 تريليون) فلوب. ويعتبر Exascale هو أداء حوسبي في نطاق exaflops. وإكسافلوب هو واحد كوينتليون (1018) فلوب (مليون تيرا فلوب).

|last1الأخير1 = Dongarra

|first1الأول1 = Jack J.

|last2الأخير2 = Luszczek

|first2الأول2 = Piotr

|last3الأخير3 = Petitet

|first3الأول3 = Antoine

|titleالعنوان = The LINPACK Benchmark: past, present and future

|yearالسنة = 2003

|pagesالصفحات = 803–820

|publisherالناشر = John Wiley & Sons, Ltd.

|urlالمسار = http://www.netlib.org/utk/people/JackDongarra/PAPERS/hplpaper.pdf

منذ عام 1993، صنفت أسرع الحواسيب العملاقة في قائمة TOP500 وفقاً لنتائجها في معايير LINPACK. القائمة لا تعتبر منحازة أو نهائية، ولكنها تعتبر تعريفا حاليا ذا مرجعية "لأسرع" حواسيب عملاقة متاحة في أي وقت من الأوقات. هذه هي القائمة الحالية لأجهزة الحاسوب التي ظهرت في أعلى قائمة <ref>{{citeمرجع webويب|authorالمؤلف=Intel brochure – 11/91 |urlالمسار=http://www.top500.org/sublist |titleالعنوان=Directory page for Top500 lists. Result for each list since June 1993 |publisherالناشر=Top500.org |dateالتاريخ= |accessdateتاريخ الوصول=31 October 2010}}</ref> TOP500، وقد حصل "Peak speed" على تقييم "Rmax". وللمزيد من البيانات التاريخية انظر تاريخ الحوسبة العملاقة.

لقد كان Sequoia هو أسرع حاسب عملاق في العالم بسرعة 16.32 بيتافلوب، والذي يستهلك 7890.0 كيلو وات حتي 29 أكتوبر 2012 عندما ظهر Titan على الساحة.<ref>{{citeمرجع webويب

| urlالمسار= http://www.top500.org/list/2012/06/100

| titleالعنوان= TOP500 List - June 2012

|yearالسنة=2012 |monthالشهر=06 |workالعمل= |publisherالناشر= www.TOP500.org}}</ref><ref name=now-operational >''Titan supercomputer hits 20 petaflops of processing power'' [http://www.pcworld.com/article/2013228/titan-supercomputer-hits-20-petaflops-of-processing-power.html PCWorld October 31 2012]</ref>

|التنبؤ بالطقس، والبحوث الهوائية ([[كراي-1]]).<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://archive.computerhistory.org/resources/text/Cray/Cray.Cray1.1977.102638650.pdf|formatالتنسيق=PDF|publisherالناشر=Cray Research, Inc|titleالعنوان=The Cray-1 Computer System|accessdateتاريخ الوصول=May 25, 2011}}</ref>

|تحليل الأحتمالات,<ref>{{citeمرجع webويب|lastالأخير=Joshi|firstالأول=Rajani R.|dateالتاريخ=9 June 1998|titleالعنوان=A new heuristic algorithm for probabilistic optimization|publisherالناشر=Department of Mathematics and School of Biomedical Engineering, Indian Institute of Technology Powai, Bombay, India|urlالمسار=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VC5-3SWXX64-8&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=0a76921c6623fa556491f2dccdf4377e|accessdateتاريخ الوصول=2008-07-01|formatالتنسيق=Subscription required}}</ref> نمذجة الحماية من الإشعاع<ref>{{citeمرجع webويب|titleالعنوان=Abstract for SAMSY - Shielding Analysis Modular System|publisherالناشر=OECD Nuclear Energy Agency, Issy-les-Moulineaux, France|urlالمسار=http://www.nea.fr/abs/html/iaea0837.html|accessdateتاريخ الوصول=May 25, 2011}}</ref> ([[CDC Cyber]]).

|Brute force code breaking ([[EFF DES cracker]]),<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=https://www.cosic.esat.kuleuven.be/des/ |titleالعنوان=EFF DES Cracker Source Code |publisherالناشر=Cosic.esat.kuleuven.be |dateالتاريخ= |accessdateتاريخ الوصول=2011-07-08}}</ref>

|3D nuclear test simulations as a substitute for legal conduct [[Nuclear Non-Proliferation Treaty]] ([[ASCI Q]]).<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://www.acronym.org.uk/dd/dd49/49doe.html |titleالعنوان=Disarmament Diplomacy: - DOE Supercomputing & Test Simulation Programme |publisherالناشر=Acronym.org.uk |dateالتاريخ=2000-08-22 |accessdateتاريخ الوصول=2011-07-08}}</ref>

|Molecular Dynamics Simulation ([[تيانهي-1]])<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://blogs.nvidia.com/2011/06/chinas-investment-in-gpu-supercomputing-begins-to-pay-off-big-time/ |titleالعنوان=China’s Investment in GPU Supercomputing Begins to Pay Off Big Time! |publisherالناشر=Blogs.nvidia.com |dateالتاريخ= |accessdateتاريخ الوصول=2011-07-08}}</ref>

وقد استخدم حاسوب IBM Blue Gene/P في محاكاة عدد من الخلايا العصبية الاصطناعية بما يعادل حوالي 1% من القشرة الدماغية للإنسان، والتي تحتوي على 1.6 مليار خلية عصبية مع ما يقرب من 9 تريليون اتصال. وقد نجح نفس فريق البحث أيضاً في استخدام الحاسوب العملاق في محاكاة عدد من الخلايا العصبية الاصطناعية التي تعادل مجمل دماغ فأر.<ref>Kaku, Michio. [[فيزياء المستقبل (كتاب)|]] (New York: Doubleday, 2011), 65.</ref> ويعتمد التنبؤ بالأحوال الجوية في العصر الحديث أيضاً على أجهزة الحاسوب العملاقة. وتستخدم الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي أجهزة حاسوب عملاقة لسحق مئات الملايين من الملاحظات للمساعدة في جعل عملية التنبؤ بالطقس أكثر دقة.<ref>{{citeمرجع webويب|urlالمسار=http://news.nationalgeographic.com/news/2005/08/0829_050829_supercomputer.html |titleالعنوان=Faster Supercomputers Aiding Weather Forecasts |publisherالناشر=News.nationalgeographic.com |dateالتاريخ=2010-10-28 |accessdateتاريخ الوصول=2011-07-08}}</ref>

في 7 نوفمبر 2011، أعلنت شركة Fujitsu عن نظام متابعة بسرعة 32.2 بيتا فلوب خاص بجهاز K computer، والذي يُدعي PRIMEHPC FX10. وسوف يستخدم نفس أبعاد ربط الحيد السداسية ومعالج SPARC واحد فقط لكل عقدة<ref name=postK >''Fujitsu Unveils Post-K Supercomputer'' [http://www.hpcwire.com/hpcwire/2011-11-07/fujitsu_unveils_post-k_supercomputer.html HPC Wire November 7 2011]</ref>. وأعلنت الحكومة الصينية في 31 أكتوبر 2012، أنها تبني حاسوب عملاق بسرعة 100 بيتا فلوب يُدعي Tianhe-2، والمقرر الانتهاء منه عام 2015. وبالنظر إلى سرعة التقدم الحالية، يتوقع خبراء الصناعة أن الحواسيب العملاقة سوف تصل إلى 1 إكسا فلوب (1018) (واحد كوينتليون فلوب) بحلول 2018. وبالتزامن مع الإعلان عن حاسبهم العملاق، صرحت الصين أيضاً بوجود مخططات لديها للحصول على حاسوب عملاق بسرعة 1 إكسا فلوب بحلول 2018.<ref name=China-peta-exa >{{citeمرجع webويب|authorالمؤلف=Kan Michael |urlالمسار=http://www.infoworld.com/d/computer-hardware/china-building-100-petaflop-supercomputer-206072 |titleالعنوان=China is building a 100-petaflop supercomputer, InfoWorld, 31 October 2012 |publisherالناشر=infoworld.com |dateالتاريخ=31 October 2012 |accessdateتاريخ الوصول=31 October 2012}}</ref> وباستخدام معمارية Intel MIC متعددة الأنوية، والتي تعتبر بمثابة رد إنتل على أنظمة وحدات معالجة الرسومات، تخطط SGI لتحقيق 500 ضعف زيادة في الأداء بحلول 2018، وذلك من أجل تحقيق 1 إكسا فلوب. كما أصبحت عينات رقائق MIC مع 32 نوي والتي تدمج بين وحدات معالجة الناقلات مع وحدة المعالجة المركزية القياسية متوفرة الآن<ref name=MIC2011 >{{citeمرجع webويب|authorالمؤلف=Agam Shah |urlالمسار=http://www.computerworld.com/s/article/9217763/SGI_Intel_plan_to_speed_supercomputers_500_times_by_2018?taxonomyId=67 |titleالعنوان=SGI, Intel plan to speed supercomputers 500 times by 2018, ComputerWorld, 20 June 2011 |publisherالناشر=Computerworld.com |dateالتاريخ=20 June 2011 |accessdateتاريخ الوصول=9 June 2012}}</ref>. وقد ذكرت الحكومة الهندية أيضاً عن طموحاتها في امتلاك حاسوب عملاق من فئة إكسا فلوب، والذي يأملون في الانتهاء منه في عام 2017.<ref name=india-exa >{{citeمرجع webويب|authorالمؤلف=Dillow Clay |urlالمسار=http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017 |titleالعنوان=India Aims To Take The "World's Fastest Supercomputer" Crown By 2017, POPSCI, 9 September 2012 |publisherالناشر=popsci.com |dateالتاريخ=18 September 2012 |accessdateتاريخ الوصول=31 October 2012}}</ref> وأشار "إريك ديبندياكتس" من مختبرات سانديا الوطنية في نظريته أن حاسوب zettaflop (1021) (واحد سكستليون فلوب) مطلوب من أجل تحقيق نمذجة كاملة للطقس، والتي يمكن أن تغطي أسبوعين كاملين بدقة<ref>{{citeمرجع bookكتاب |chapter=Reversible logic for supercomputing |titleالعنوان=Proceedings of the 2nd conference on Computing frontiers |lastالأخير=DeBenedictis |firstالأول=Erik P. |yearالسنة=2005 |publisherالناشر= |locationالمكان= |isbn=1-59593-019-1 |pagesالصفحات=391–402 |chapterurl=http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1062325 }}</ref>. ومثل هذا النظام ربما يتم بناؤه بحلول 2030.<ref>{{citeاستشهاد newsبخبر |titleالعنوان=IDF: Intel says Moore's Law holds until 2029 |urlالمسار=http://www.h-online.com/newsticker/news/item/IDF-Intel-says-Moore-s-Law-holds-until-2029-734779.html |workالعمل=Heise Online |publisherالناشر= |dateالتاريخ=4 April 2008 |accessdateتاريخ الوصول= }}</ref>