يكثر الحديث في كل مكان عن أفضل الحواسيب الشخصية سواءً المكتبية أو المحمولة وبشكل تقريبي يمكن القول أنّ معظمنا أصبحت لديه فكرة واضحة حول هذا الموضوع وتردّدت بعض أسماء الحواسيب على مسامعمنا حتى أصبحت جزءاً من مفرداتنا الاعتيادية، لكن ماذا بالنسبة للحواسيب الخارقة SuperComputers تلك التي لانسمع عنها إلّا القليل، وماهي أقوى الحواسيب الخارقة في العالم؟ وهل نستخدم ذات الواحدات التي نستخدمها عادةً عندما نعدّد مواصفات الحواسيب الشخصية؟ أي هل الغيغا والتيرا بايت كافية لوصف مثل تلك الحواسيب الخارقة؟

 

وكما هي الحال في عالم الحواسيب الشخصية التي لم تتباطأ وتيرة تطوّرها عبر الزمن والسباق بين المنتجين لم يتوقّف، كذلك الحواسيب الخارقة على خطّ موازٍ نشهد تطوّرها بشكل كبير والسباق بين المنتجين على أشدّه.

 

بدايةً لنوضّح بعض المفاهيم قبل الخوض في هذه المقارنة الشرسة.

 

الحاسوب الخارق الواحد هو عبارة عن الآلاف من المعالجات المتصلة مع بعضها البعض لآداء أعمال ضخمة لايمكن للحواسيب الشخصية القيام بها، مثل أبحاث المناخ والتنبؤ بالطقس وأبحاث التنقيب عن النفط والغاز وغير ذلك من الأعمال المهمّة والكبيرة التي تحتاج لحجم هائل من العمليات الحسابية لإنجازها.

صُنع الحاسوب الخارق الأوّل في عام 1964 وأُطلق عليه اسم CDC 6600، تخيّل ياصديقي أنه كان عبارة عن معالج وحيد فقط يؤدي 3 ميلون عملية حسابية في الثانية، أي أقل بآلالاف المرّات من قدرة المعالجة لموبايل آيفون.

لكن ذلك لم يدم وبدأت تتسابق المنظمات والشركات إلى الابتكار والإنتاج وتحسين الأداء بأقل مشاكل، فكان أحد معايير السباق هو عدد عمليات المعالجة في الثانية الواحدة وأطلق عليه اسم عمليات الفاصلة العائمة في الثانية (floating-point operations per second (FLOPS، إضافةً للعديد من المعايير الأخرى مثل تطوّر صناعة الترانزستورات Transistors ووحدات المعالجة المركزية CPUs والتبريد Cooling فازدياد عمليات المعالجة بالطبع سيرافقه ازدياد في نشر الحرارة وهذه مشكلة لابدّ من حلّها.

ولقد شهد مضمار السباق هذا مشاركة شركات من مختلف الجنسيات خلال مختلف الأعوام منذ الستينيات تأخر بعضها وبعضها الآخر تراجع، فمثلاً الصين تأخرت إلى أوائل القرن الواحد والعشرين لتخوض هذا السباق وكانت جديرة به فقد سيطرت على مدى 5 أعوام على تصدّر قائمة أفضل ثلاثة حواسيب خارقة في العالم حسب موقع Top500.

 

وبسبب الكلفة العالية من الطاقة والوقت لتشغيل مثل هذه الحواسيب -حاسوبك المحمول بإمكانياته المتواضعة ربما يحتاج عدّة دقائق للإقلاع فتخيّل الأمر بالنسبة لحاسوب خارق- لجأت الشركات لتغيير أسلوب الصناعة وحوّلت الحواسيب الخارقة إلى عقد Nodes تقلع هذه العقد بشكل متوازٍ وفي النهاية تعمل معاً كوحدة واحدة.

 

ومن المهمّ أن ننوّه على أنّ قمّة الأداء النظرية The theoretical peak performance للحاسوب الخارق هي الحدّ الأعلى لأدائه نظرياً الذي يرمز له Rpeak.

 

لنطلع معاً الآن على قائمة أقوى 10 حواسيب خارقة في العالم حسب موقع Top500، وذلك وفق آخر إحصائية له في شهر نوفمبر/تشرين الثاني من عام 2018.

 

بعد أن استمرت الصين بحجز الصدارة لها على مدى عدة أعوام جاءت أمريكا بهذا الحاسوب الخارق لتعود وتتصدر القائمة بأفضل وأسرع حاسوب في العالم، حيث حقّق رقماً قياسياً بالانسبة لقمة الأداء النظرية Rpeak فعدد العمليات المُعالجة في الثانية FLOP يصل إلى 200 بيتافلوبس petaFlops -بيتا تعادل 1000 تيرابايت- أو مايعادل 200,000 تريليون -التريليون يعادل 1000 مليار- عملية مختلفة في الثانية، باستخدام معالجات ب 2.4 مليون نواة.

 

ومن جهة أخرى بالنسبة للعمليات المختلطة والمترابطة مع بعضها فيستطيع إنجاز 3 مليارات المليار -3 billion billion- أو 3.3 (Exaops (Exa Operation Per Second اكسا عملية في الثانية  -exa إكسا يعادل 1000 بيتا، وله ذاكرة حجمها أكبر من 10 بيتابايت، ممّا يخوّل العلماء اليوم من إجراء الأبحاث الأضخم والتي تحتاج إلى حجم هائل من العمليات.

 

الحاسوب يعمل بمعالج من نوع IBM POWER9 22C 3.07GHz -تردد 3.07 غيغا هرتز و22 نواة- و6 كروت شاشة نيفيديا تسلا  Nvidia Tesla V100، وعلى الرغم من كلّ ذلك فالحاسوب يعتبر فعّالاً ويستحق لقب الأقوى إذ أن الطاقة الحرارية التي ينشرها تعادل 9 ميغاواط وهي أقل من سلفه في هذه المرتبة TaihuLightحيث كان ينشر طاقة بمقدار 15 ميغاواط.

 

يحتل سيرا المرتبة الثانية ليعزز صدارة أمريكا، فحقّق على مقياس Rpeak أكثر من 125 بيتافلوبس باستخدام 1.6 مليون نواة وذاكرة تصل إلى 1.4 بيتابايت بمعالج IBM POWER9 22C 3.1GHz، وينشر طاقة بمقدار 7 ميغاواط.

 

 

تربّعت الصين على عرش قائمة الحواسيب الخارقة لعدّة سنوات بفضل هذا الحاسوب الذي يستطيع أن يقدّم أداءً يصل في قمته Rpeak إلى 125 بيتافلوبس باستخدام 10.6 ميلون نواة، وذاكرة تتجاوز 1بيتابايت، بمعالج Sunway SW26010 260C 1.45GHz، لكنّه ينشر طاقة كبيرة جداً مقارنة بالحواسيب السابقة إذ تصل إلى 15 ميغاواط.

 

يعرف أيضاً باسم MILKYWAY-2 كان الأسرع في عام 2013، بأداء Rpeak يصل إلى 33.86 بيتافلوبس باستخدام حوالي 5 مليون نواة في 16,000 عقدة حواسيب مصنوعة من معالجات انتل Intel Xeon E5-2692v2 12C 2.2GHz وذاكرة تصل إلى 2بيتابايت، لكنه ينشر حرارة تتجاوز 18ميغاواط. الحواسيب الخارقة الصينية تعاني من مشكلة الحرارة الزائدة كمايبدو.

 

حقّق الحاسوب السويسري في هذه المنافسة على مقياس Rpeak مايصل إلى 27 بيتافلوبس باستخدام 387 ألف نواة -هذا عدد قليل جداً بالنسبة لغيره- وذاكرة تتجاوز 365 تيرابايت -التيرابايت تعادل 1000 غيغا بايت- ومعالج Xeon E5-2690v3 12C 2.6GHz، وينشر طاقة تتجاوز 2 ميغاواط -أقل طاقة بأقل إمكانيات حتى الآن.

 

 

مازالت أمريكا في المراتب العشرة الأولى، وقد صمّم هذا الحاسوب الخارق لصالح مختبر لوس ألاموس الوطني Los Alamos National Lab من أجل الاختبارات النووية التي كانت تجرى بالقرب من الموقع، بأداء Rpeak يصل إلى 41 بيتافلوبس باستخدام 979 ألف نواة ومعالج من نوع انتل Intel Xeon Phi 7250 68C 1.4GHz، وينشر طاقة بمقدار 7 ميغاواط.

 

يبدو أنّ هذا الحاسوب هو المساهمة الوحيدة لليابان في هذا السباق محتلة المرتبة السابعة، بأداء Rpeak يتجاوز 32 بيتافلوبس باستخدام 391 ألف نواة بذاكرة 417 تيرابايت ومعالج من نوع Xeon Gold 6148 20C 2.4GHz وينشر حرارة تصل إلى 1ميغاواط.

 

دخلت ألمانيا مضمار السباق عبر هذا الحاسوب الخارق الذي يحقّق أداء على مقياس Rpeak يصل إلى 27 بيتافلوبس باستخدام 305 ألف نواة وذاكرة بحجم يتجاوز 718 تيرابايت ومعالج من نوع Xeon Platinum 8174 24C 3.1GHz، ويستخدم نظام المياه الدافئة للتبريدwarm-water cooling system الذي تدّعي الشركة المصمّمة لينوفو Lenovo أنه سيقلّل الكهرباء المستهلكة بمقدار 45% مقارنة بأنظمة التبريد الهوائية التقليدية.

 

 

يعد أول الحواسيب الخارقة التي تجمع بين معالجات AMD وكروت الشاشة NVIDIA Tesla ليحقّق أعلى أداء له 27 بيتافلوبس باستخدام 560 ألف نواة وذاكرة بحجم يصل إلى 710 تيرابايت، ومعالج من نوع Opteron 6274 16C 2.2GHz مستهلكاً طاقة بمقدار 8 ميغاواط.

 

بُنيَ لقياس مخاطر الحرب النووية، مكوّن من 98,304 غقدة حاسوبية تحوي 1.6 مليون نواة ليقدّم أداء Rpeak يتجاوز 20 بيتافلوبس، وذاكرة بحجم يتجاوز 1 بيتابايت ومعالج من نوع Power BQC 16C 1.6GHz، مستهلكاً طاقة بما يفوق 7 ميغاواط.