Над всеми параллельными вычислениями дамокловым мечом висит закон Андала. Он определяет, какого максимального ускорения можно достичь для данного числа параллельных процессоров в зависимости от доли последовательных операций в алгоритме.

Скажем, нам нужно сложить все числа от 1 до 99. Если выполнять эти операции последовательно, нужно 99 операций сложения. Если же мы сначала разобьем числа по парам, а потом каждую суммированную пару подадим на один из процессоров параллельного компьютера, то при одновременном сложении потребуется всего 7 таких операций. И они займут куда меньше времени.

Иначе говоря, ограничения, который вносит закон Андала, выглядят так. Если в программе 90 операций выполняется параллельно, а только 10 последовательно, то при любом количестве параллельных процессоров нельзя достичь ускорения большего, чем в десять раз.

Таким образом, получается, что использовать мощные машины можно лишь в том случае, когда тщательно подготовлен алгоритм параллельного решения задачи.

И тут выясняется, что в мире существует сравнительно немного задач, которые можно так глубоко распараллелить, чтобы для их решения можно было использовать огромные суперЭВМ со множеством параллельных процессоров.

Большую же часть задач при грамотном подходе вполне можно решать на суперкомпьютерах с небольшим или средним числом параллельных процессоров.

И здесь свое веское слово сказали наши специалисты. Во всем мире их уважают за умение создавать такие алгоритмы решения тех или иных конкретных задач, которые позволяют существенно экономить ресурсы машинного времени, использовать ЭВМ меньшей мощности.

Например, в лаборатории параллельных технологий Вычислительного центра МГУ разработан проект «параллель.ру», который авторы называют «прообразом центра компетенций по параллельным вычислениям». Говоря проще, с помощью Интернета любой пользователь может не только ознакомиться с базой данных по параллельным вычислениям во всем мире, но и получить доступ со своей задачей непосредственно к самому суперкомпьютеру МГУ. Руководитель лаборатории Владимир Воеводин даже завлекает всех желающих посчитать на своем кластере.

Несмотря на то что сама машина по меркам суперкомпьютерного мира невелика, ее программное обеспечение позволяет совершенствовать и отлаживать программы распараллеливания тех или иных задач, поддерживая таким образом сообщество ученых, использующих суперкомпьютеры в своей работе. Именно так повышается культура общения с большими ЭВМ.

Чтобы не стрелять из пушек по воробьям, наши конструкторы предлагают создать сразу линейку суперкомпьютеров малого, среднего и большого классов, способных взаимодействовать друг с другом. Так работала в свое время Единая «система ЭВМ, позволявшая для каждой задачи подбирать оптимальный компьютер.

Теперь нечто подобное, но в мировом масштабе и на уровне суперЭВМ предлагают создать ученые России и Беларуси. Грамотный проект, разумное финансирование и широкое сотрудничество позволило специалистам, стосковавшимся по настоящей работе, сделать два первых суперкомпьютера из этой линейки всего за 4 месяца.

Надежность и экономичность работы этих компьютеров достигнута за счет отечественного программирования и импортной элементной базы. В итоге получилась недорогая, но много умеющая система, которую с удовольствием начали использовать в своей работе финансисты, работники метеослужбы, математики и специалисты многих других отраслей знания.

Ну а там очередь, вероятно, дойдет и до создания средних и самых больших суперкомпьютеров на основе процессора Е2К, о котором мы поговорим ниже.

Магический кристалл

Итак, как вы поняли, даже в наши дни, когда компьютер (или на худой конец калькулятор) есть практически у каждого, самые большие, самые мощные, самые производительные ЭВМ стоят особняком.

Сегодня первое место среди компьютерных монстров занимает детище американской фирмы «ИБМ» – суперкомпьютер ASCI White. Эта машина размещается на площади, равной двум баскетбольным площадкам, и весит 106 тонн. Суперкомпьютер стоимостью 110 млн долларов способен производить более 12 трлн операций в секунду. Для этого ему требуется около мегаватта электроэнергии.

На пятки «ИБМ» наступает компания «Компак», которая выиграла конкурс, объявленный министерством энергетики США на создание суперкомпьютера для моделирования ядерных процессов. Его производительность превысит 30 трлн операций в секунду.

Китай тоже обзавелся своей супермашиной, названной «Непобедимая мощь». Она способна совершать 384 млрд вычислений в секунду.

Наших суперкомпьютеров нет в списке 500 самых мощных и производительных ЭВМ в мире. Получается, Россия со своими нынешними неурядицами безнадежно отстала от ведущих стран мира? Ан нет, наши специалисты в очередной раз удивили мир, ухитрившись, по крайней мере теоретически, опять оказаться «впереди планеты всей».

Схема вычислительной сспги

В нашей стране созданием самых мощных компьютеров занимается компания «Эльбрус». Образовалась она в 1994 году на базе Института точной механики и вычислительной техники им. С. А. Лебедева. Еще во времена Советского Союза здесь создавали супермашины для оборонной промышленности.

Научный руководитель «Эльбруса», член–корреспондент Российской Академии наук, лауреат Ленинской и Государственной премий Борис Арташесович Бабаян убежден в том, что придуманный в его компании процессор Е2К – а это сердце суперкомпьютера – по всем показателям превосходит не только уже существующие процессоры, но и те, что еще только разрабатываются. Причем благодаря особой методике, разработанной «эльбрусовскими» программистами, микропроцессор независим от монополии, на которую претендует производитель большинства микропроцессоров в мире – корпорация «Интел».