සුපිරි පරිගණක

සුපිරි පරිගණක යනු මිහිමත ඇති ප්‍රබලතම යන්ත්‍රෝපකරණ කාණ්ඩයයි. අති විශාල දත්ත සැකසීමේ හා ගණනය කිරීමේ හැකියාවක් ඇති සුපිරි පරිගණකවල දත්ත සකසන (processor) දහස් ගණනක්, ප්‍රධාන මතකය (RAM) සහ දත්ත ගබඩා (HDD) ධාරිතාවය ටෙරා බයිට් ගණනක් සහ මෙම උපකරණ එකිනෙක සම්බන්ඳ කරන අධි වේගවත් දත්ත හුවමාරුවක්ද ඇත. 1960 ගණන් වල සුපිරි පරිගණක හදුන්වාදීමෙන් පසු ඒවායේ විකාශනය වේගයෙන් සිදුවූ අතර වර්තමානයේ විවිධ කටයුතු රාශියක් සදහා සුපිරි පරිගණක දහස් ගණනක් යොදාගනී.

දැනට ලෝකයේ පවතින ප්‍රබලතම සුපිරි පරිගණකය ජපානයේ ෆුජිට්සු ආයතනයට (Fujitsu) අයත් K computer නම් සුපිරි පරිගණකයයි. එහි සකසන හැකියාව පෙටා ෆ්ලොප්ස් (petaFLOPS) 10.51කි . එහි SPARC64 VIIIfx වර්ගයේ දත්ත සකසන 88,000 සේවා පරිගණක රාක්ක 864 පුරා පැතිර ඇත.

සුපිරි පරිගණක ලෙස සලකන ලද්දේ එය හඳුන්වා දෙන ලද කාලයේදී සැකසුම් ධාරිතාව අතින් විශේෂයෙන්ම එහි ගණනය කිරීමේ වේගය අතින් ඉදිරියෙන්ම සිටි පරිගණක විශේෂයය. “සුපිරි පරිගණක (Super computer)” යන යෙදුම මුලින්ම පොදු භාවිතයට පැමිණියේ 1929 දී New York World පුවත්පත විසින්, IBM ආයතනය මඟින් කොළොම්බියා සරසවිය වෙනුවෙන් ගැනුම්කරුගේ ඉල්ලීම අනුව නිපදවන ලද විශාල ඵලක වෙත යොමු කිරීමෙනි.

ඉතිහාසය

60 දශකයේ දී හඳුන්වාදීමට යෙදුණු සුපිරි පරිගණක මුලික වශයෙන්ම නිර්මාණය වුයේ Control Data Corporation (CDC) හි සේමර් ක්‍රෙරේ විසින් වු අතර, 70 දශ‍කයේ දී ස්වකීය ආයතනයක් පිහිටුවීම සඳහා ක්‍රෙරේ CDC යෙන් ඉවත්ව යන තෙක්ම එයට වෙළෙඳපොලේ ප්‍රධාන තැනක් හිමි ව තිබිණි. අනතුරුව සුපිරි පරිගණක සඳහා හිමි ව තිබු වෙළඳපොල ‍කොටසෙහි ඉහළම ස්ථානය සිය නවතම නිර්මාණ සැලසුම් මඟින් පුරා වසර 5 ක් පුරාවට තමා සතු කර ගැනීමට ඔහු සමත් විය. කෙසේ වෙතත් ක්‍රෙරේ කිසිවිටෙකත් සිය නිර්මාණයට ‘Super computer (සුපිරි පරිගණක)’ යන යෙදුම භාවිතා නොකල අතර ඒ වෙනුවට ඔහු ‘computer (පරිගණක)’ යන යෙදුම වඩා ප්‍රිය කළේය. 80 දශ‍කයේ දී ඉන් දශකයකට එපිට මධ්‍ය පරිගණක වෙළඳපොල නිර්මාණය වීමට සමාන්තරව ප්‍රතිවාදි ආයතන විශාල ප්‍රමාණයක් ‍සුපිරි පරිගණක වෙළඳපොල ආක්‍රමණය කළ ද, 90 දශකයේ මැද භාගයේ දී ඇති වු සුපිරි පරිගණක වෙළඳපොල ඇඳ වැටීම (Super computer market crash)ත් සමඟම ඒවා කෙමෙන් වියැකී යන්නට විය. වර්තමානයේ දී සුපිරි පරිගණක යනු සාම්ප්‍රදායික ආයතන කිහිපයක් මඟින් (IBM, HP) නිමැවුණු, පරිශිලක අභිරුචිය අනුව තැනුණු, එක්තරා ආකාරයක නිර්මාණ සැලසුමක් ‍ ලෙස සැලකේ. එමෙන්ම IBM හා HP යන ආයතන වනාහි 80 දශ‍කයේ දී බිහි වු අනෙකුත් ආයතන වල අත්දැකීම් තමන් සතු කර ගැනීම සඳහා ඒවා මිලයට ගත් ආයතන ලෙස සැලකිය හැකිය.

   (Cray 2, 1985 සිට 1989 දක්වා ලෝකයේ වේගවත්ම පරිගණක විය.)

  

Year	Supercomputer	Peak speed (Rmax)	Location
2008	IBM Roadrunner	1.026 PFLOPS	DoE-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA
		1.105 PFLOPS
2009	Cray Jaguar	1.759 PFLOPS	DoE-Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA
2010	Tianhe-IA	2.566 PFLOPS	National Supercomputing Center, Tianjin, China
2011	Fujitsu K computer	8.162 PFLOPS	RIKEN, Kobe, Japan
2011	Fujitsu K computer	10.51 PFLOPS	RIKEN, Kobe, Japan

සරල සැකැස්ම

සුපිරි පරිගණක තෑනීමට යොදාගන්නා දත්ත සකසන (CPU) සංස්කරණය (customize) කරනළද ඒවා වන අතර සාමාන්‍ය පරිගණක වල මෙන් නොව දත්ත සකසන විශාල ගණනක් එක්ව සමාන්තරව (parallel computing) දත්ත ගණන කටයුතු ආදිය කරගැනීම සදහා විශේෂයෙන් සකසා ඇත. දත්ත සකසන (CPU) වලට අමතරව ග්‍රැෆික දත්ත සකසනද (GPU) අද ලොව ප්‍රබල සුපිරි පරිගණක සදහා යොදාගනී. මෙයට හේතු වනුයේ ඒවායේ ඇති සුපිරි ගණනය කිරීමේ හැකියාවයි. අද ලොව ප්‍රබලතම සුපිරි පරිගණක හතරෙන් (4) තුනක්ම(3) තම කටයුතු සදහා ග්‍රැෆික දත්ත සකසන (GPU) සහ සාමාන්‍ය දත්ත සකසන (CPU) එක්ව දෙමුහුන්ව (Hybrid) යොදාගනී, කෙසේවෙතත් සම්පූර්ණයෙන්ම ග්‍රැෆික දත්ත සකසන සුපිරි පරිගණක සදහා යොදාගැනීමක් සිදුනොවේ.

ප්‍රමාණය

සුපිරි පරිගණකවල සුපිරි ගණන හැකියාව මෙන්ම ඒවා අත්කරගන්නා ඉඩ ප්‍රමාණයද දෙවෙනි නොවේ . වර්ග අඩි දහස් ගණනක් පුරා පැතිර ඇති ඩොලර් මිලියන, බිලියන ගණනින් වටිනා , එමෙන්ම මෙගා වොට් (MW) ගණනින් විදුලිය පරිභෝජනය කරන මෙම සුපිරි යන්ත්‍රවලින් පිටවන අධික තාපය සිසිල් කිරීමට සිසිලන පද්දති (cooling system) සදහාද විශාල විදුලි ප්‍රමාණයක් සහ මුදලක් වැයවේ.

මිනුම්දඬු

සුපිරි පරිගණකවල හැකියාල මනිනු ලබන්නෙ FLOPS (floating point operations per second) වලිනි. එනම් තප්පරයකට කළහැකි ඉපිලෙන ලක්ෂ ගණනය කිරීම් වලිනි. බොහෝවිට සුපිරි පරිගණක වල FLOPS ප්‍රමාණය ටෙරා සහ පෙටා (tera and peta) වලින් එනම් තප්පරයට ගණනය කිරීම් දහයේ 12වන බලයේ සිට 15 වන බලය දක්වා ප්‍රමාණයකින් මනිනු ලබයි. (teraflops and petaflops).

මෙහෙයුම් පද්දති

More than 90% of today's Supercomputers run some variant of Linux

Supercomputers today most often use variants of the Linux operating system as shown by the graph to the right.

සුපිරි පරිගණකවල මෙහෙයුම් පද්දති ලෙස බොහෝවිට වේගවත් Linux සහ Unix මෙහෙයුම් පද්දති යොදාගන්නා අතර සුළු ප්‍රමාණයක් සදහා windows හා mac වැනි මෙහෙයුම් පද්දති යොදාගනී. මීට අමතරව මෙම මෙහෙයුම් පද්දති සමග විශේෂිත මෘදුකාංගද යොදාගනී.

අර්ධ සුපිරි පරිගණක (Quasi-supercomputing)

The CPU Architecture Share of Top500 Rankings between 1993 and 2009.

සාමාන්‍ය සුපිරි පරිගණකයක් එකම භූගෝලීය පිහිටුමක එනම් එක් ස්ථානයකට කේන්ද්‍ර වී පවතී. එහෙත් විශාල භූගෝලීය ප්‍රදේශයක පැතිරුනු (distributed computing) පරිගණක හෝ server කැටිති (clusters) රාශියක් එක්ව තනි සුපිරි පරිගණකයක් ලෙස ක්‍රියාකරන අවස්ථාවන් හීදී ඒවා අර්ධ සුපිරි පරිගණක (Quasi-supercomputers) ලෙස හදුන්වයි. ලක්ශ සංඛ්‍යාත පරිගණක , play station වැනි ක්‍රීඩා උපාංග හා වීඩියෝ කාඩ් (video/graphics card) වල පරිගණන බලය යොදාගන්නා මෙම කැටිතිවල (clusters) පරිගණන බලය සාමාන්‍ය තනි සුපිරි පරිගණකයකටත් වඩා කිහිප ගුණයකින් වැඩිවිය හැකිය.

විවිධ රෝගාබාද ඇතිකරන බැක්ටීරීයා වයිරස ආදියේ ප්‍රෝටීන අණුක ව්‍යුහය තේරුම් ගැනීම සදහා පිහිටුවන ලද folding@home ව්‍යාපෘතිය අද ලෝකයේ පවතින විශාලතම සහ බලවත්ම අර්ධ පරිගණක ව්‍යාපෘතියයි. මෙහි පරිගණන බලයමේ වනවිට 10~ petaflops තරම් අති විශාල අගයක් ගනී. මෙම සුපිරි පරිගණක කැටිතියෙහි කොටසක් වී ඔබටත් මෙම පුන්‍ය කටයුත්ත සදහා දායකවියහැක. මේ ඒ සදහා එලකිරි සාමාජිකයන් ගෙනයන වැඩසටහනයි.(click)

SETI@home, MilkyWay@home, Mersenne Prime වැනි තවත් වැඩසටහන් රාශියක් සදහා මෙවැනි අර්ධ පරිගණක යොදාගන්න අතර ඒවායේහිද ඉතා අධික ගණනය කිරීමේ හැකියාවන් පවතී.

තවද අප කවුරුත් දන්නා හදුනන Google සෙවුම් යන්ත්‍රයට සම්බන්දව ලොව පුරා විසිරී පවතින පරිගණක server යන්ත්‍ර 450,000ක් එකට සම්බන්දව තැනන Google Cluster අර්ධ සුපිරි පරිගණකයේ ගණන හැකියාව 20~100 petaflops තරම් විශාල අගයක ගන්නා බව අනුමාන කරයි. එහෙත් එහි සබෑ තතු හෙලි නොකිරීමට Google සමාගම ක්‍රියා කරයි.

 සුපිරි පරිගණක වල අනාගතය

1980 දශකයේ අග භාගයේ ඩොලර් මිලියන ගණනක් වටිනා වර්ග අඩි දහස් ගණන් වසා පැතිර තිබූ සුපිරි පරිගණකවල පරිගණන බලය අද ඔබේ අත රැදි නවීන ජංගම දුරකතනයේ තිබීබත් 1990 භාගයේ තිබූ වේගවත්ම සුපිරි පරිගණකවල බලය අද ඔබේ පුද්ගලික පරිගණකයේ අත්විදීමට හැකිවීමත් 2000 වර්ෂයේ තිබූ ප්‍රබලතම සුපිරි පරිගණකවල පරිගණන බලය අද ඔබේ වීඩියෝ කාඩ්පත්වල තිබීමෙනුත් කිව හැක්කේ පරිගණක තාක්ශණයේ වේගවත් දියුණුවයි.

“සුපිරි පරිගණක” යන යෙදුම පවා බොහෝදුරට අස්ථිරය. මන්ද අද දවසේ සුපිරි පරිගණකයක් හෙට වන විට සාමාන්‍ය පරිගණකයක් බවට පත්වීමට ‍බොහෝ දුරට ඉඩ ප්‍රස්ථාව ඇති බැවිනි. CDC හි මුල්ම පරිගණකය වු කලී සරලවම ඉතා වේගවත් අදිශ ‍සකසනයන්ය. මේවා එකල වු අනෙකුත් ආයතන වලින් ඉදිරිපත් කරන ලද වේගවත්ම පරිගණක වලට වඩා ආසන්න වශයෙන් දස ගුණයක් තරම් වේගවත් විය.

70 දශකය වන විට සුපිරි පරිගණක බොහෝමයක් වෙන් කර තිබුණේ ‍දෛශික සකසු ක්‍රියාත්මක කරවීමටය. එමනිසා ප්‍රතිවාදි තරඟකරුවෝ බොහොමයක් වෙළඳපොලට පිවිසිම සඳහා ඒ හා සමාන සකසු නිෂ්පාදනය කර අඩු මිලකට ලබාදීමට කටයුතු කලහ. 80 දශකයේ මුල හා මැද භාගය වන විට පිළිගත් සම්මතය බවට පත්ව තිබුණේ සමාන්තරව ක්‍රියාත්මක වු ප්‍රමාණවත් දෛශික සකසු සංඛ්‍යාවක් තිබෙන පරිගණකය. එක් පරිගණකයට අදාල දර්ශීය සකසු සංඛ්‍යාව 4 ත් 16 ත් අතර පරාසයක විය. 80 දශකයේ අග භාගය හා 90 දශකය වන විට ක්ෂේත්‍රයේ අවධානය දෛශික සකසු වෙතින් දහස් ගණනක් සාමාන්‍ය CPU භාවිතා කර සකසනු ලැබු සමාන්තර සකසු පද්ධති කරා යොමු ව තිබුණි. මෙම CPU සමහරක් off-the-shelf ආකාරයේ ඒවා වු අතර සමහරක් අභිරුචිකෘත නිර්මාණ විය. (මෙය පොදුවේ හාස්‍යජනක ආකාරයට “අති භයානක ක්ෂුද්‍ර ආක්‍රමණය ලෙස ද ව්‍යවහාර කෙරේ) අද වන විට ‍සමාන්තර නිර්මාණ off-the-shelf, server පන්තියේ අණු සකසු මත පදනම් වී තිබේ. මේ සඳහා උදාහරණ ලෙස Power PC, Itanium X 86-64 ගෙන හැර දැක්විය හැකි අතර, නුතන පරිගණක බොහොමයක් වෙළඳ සකසු මඟින් පිළියෙල වු ඉතා ඉහල තත්වයේ පරිගණක පොකුරක් වන මේවා අභිරුචික අන්තර් සබැඳි මඟින් සංයුග්ම කර ඇත.

අද තිබෙන අක්කර ගණන් විශාල සුපිරි පරිගණකවල බලය ඔබේ පුද්ගලික පරිගණකටය එන දිනය වැඩි ඈතක නොවනු ඇත.

සුපිරි පරිගණකවල ගණන හැකියාව 2011 වර්ෂය අවසන් වනවිට 20 petaflops (පෙටාෆ්ලොප්ස්) දක්වාද වර්ෂ 2019 වනවිට 1000 petaflops හෙවත් 1 exaflops (එක්සෆ්ලොප්ස්) දක්වාද වර්ෂ 2030 පමණ වනවිට 1000 exaflops හෙවත් 1 zettaflops (සෙටාෆ්ලොප්ස්) දක්වාද දියුණු කිරීමට විද්‍යාඥයින් අපේක්ශා කරයි.

 සුපිරි පරිගණකවල යෙදීම්

කාළගුණ අනාවැකි පැවසීමට (weather forecasting) දේශගුණික ගවේශණ ක්වන්ටමීය භෞතික විද්‍යා පරීක්ශණ (quantum physics) අණුක ආකෘති නිර්මාණය (බහු අවයවික, ස්පටික, රසායනික සංඝටක, ජෙ‍ය්ව අණූ)(molecular modeling) භෞතික සමාකරණ කටයුතු( න්‍යෂ්ටික අවි, පරමාණූක බිදීම්, ගුවන්යානා වල හැසිරීම) (physical simulations) යුදමය කටයුතු වලට ආදාල ගණනයන් සදහා.

Decade	Uses and computer involved
1970s	Weather forecasting, aerodynamic research (Cray-1)
1980s	Probabilistic analysis,  radiation shielding modeling  (CDC Cyber).
1990s	Brute force code breaking (EFF DES cracker) 3D nuclear test simulations as a substitute for legal conduct Nuclear Proliferation Treaty (ASCI Q).
2010s	Molecular Dynamics Simulation (Tianhe-1A)