HPC چیست؟
HPC چیست؟
HPC چیست؟
HPC چیست؟ محاسبات سنگین به چه درد میخورد؟ کاربردهای HPC چیست؟ برای استفاده از خدمات HPC چکار باید بکنیم؟ اگر به دنبال پاسخ این سوالات هستید با ما تا آخر این مقاله همراه باشید. در این مقاله سعی کردهایم شما را با مفهوم HPC به صورت کامل آشنا کنیم.
HPC که مخفف HIGH PERFORMANCE COMPUTING است به معنای محاسبات سنگین با کارایی بالا است. محاسبات با کارایی بالا یا همان رایانش سریع موضوعی است که دهه ها محققان و مهندسان زیادی را در حوزه های علوم کامپیوتر و نرم افزار به خود مشغول کرده.
هدف اصلی HPC بهرهوری و قدرت محاسباتی بالا در مقیاسهای بزرگ است که با استفاده از سختافزارهای پیشرفته و روشهای بهینه سازی محاسباتی امکانپذیر میشود. HPC در سالهای اخیر به دلیل رشد سریع دادهها، پیچیدگی محاسباتی و نیازمندیهای بزرگ برای پردازش موازی به محبوبیت زیادی دست یافته است. در رشته های مختلفی مانند علم، صنعت، پزشکی، مهندسی، مالی و بسیاری از حوزههای دیگر،HPC ابزاری قدرتمند برای انجام محاسبات پیچیده و حل مسائل چالش برانگیز محسوب میشود.
فهرست مطالب
چرا از HPC استفاده میکنیم؟
شاید از خودتان بپرسید که سرعت بالا در محاسبات چه مزیتی دارد. با پیشرفت رایانش سریع و استفاده از سرورهای ابری و ابررایانهها قابلیت پردازش داده و انجام محاسبات پیچیده با سرعت بالا فراهم شد. به عنوان مثال، یک لپتاپ یا رایانه رومیزی با پردازنده ۳ گیگاهرتز، حدود ۳ میلیارد محاسبه در ثانیه انجام میدهد.شاید احساس کنید سرعت زیادی به نظر میرسد.درست است. البته در نه در مقابل HPC . در واقع این سرعت در مقایسه با توانایی HPC که قادر به انجام چندین کوادریلیون محاسبه در ثانیه است، بسیار کند است. برای فهم بهتر این سرعت در نظر داشته باشید که کوادریلیون، ده به توان پانزده است.
تسریع پردازش موازی، یکی از بزرگترین مزایای استفاده از HPC است. HPC با استفاده از پردازش موازی و تقسیم بندی محاسبات به بخشهای کوچکتر قابل اجرا همزمان، زمان انجام محاسبات را به شدت کاهش میدهد. این امر به ویژه در حل مسائل علمی و ریاضی، شبیهسازیهای پیچیده، تجزیه و تحلیل دادههای بزرگ و اجرای الگوریتمهای پردازش تصویر و صوت اهمیت زیادی دارد.
عملکرد HPC
اگر بخواهیم دقیقتر نحوه کار رایانش سریع را توضیح دهیم باید بگوییم که HPC از ابررایانه ها و رایانش کلاستری(رایانش خوشه ای) برای انجام سریع محاسبات سنگین در سطح بالا استفاده میکند. یک ابررایانه شامل کامپیوترهای بسیار زیادی است که با همکاری یکدیگر یک یا چندین وظیفه کامپیوتری را انجام میدهند. این فرایند را پردازش موازی میگویند. با استفاده از این روش هزاران کامپیوتر که از طریق شبکه به یکدیگر متصل هستند، توان پردازشی خود را ترکیب کرده و وظایفشان را به سرعت بیشتری انجام میدهند.
HPC در زندگی ما چه کاربردی دارد؟
نتایج تحقیقاتی که مهندسین و دانشمندان انجام میدهند همواره منجر به اکتشافات علمی نوآورانه و در نتیجه آن بهبود زندگی بشریت میشوند. این محاسبات که اکثرا سنگین و طاقت فرسا هستند برای نتیجه بخشی هیچ راهی به جز رایانش سریع(HPC) ندارند. در واقع رایانش سریع یا HPC نه تنها برای دروس دانشگاهی و اکادمیک که برای اکثر زمینه هایی که نیاز به پردازش با حجم و سرعت بالا دارند قابل استفاده و بهتر است بگوییم لازم الستفاده هستند.
با تحولاتی مانند اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و تصویربرداری سهبعدی، حجم و مقدار دادههایی که سازمانها باید با آنها کار کنند، به شکل نمایی در حال رشد است. حجم داده های زیاد نیز همواره نیازمند رایانش و تحلیلی سنگین است. برای بسیاری از موارد، مانند تجزیه و تحلیل بازار سهام، به دلیل حساس بودن اطلاعات، قابلیت پردازش سریع و با کیفیت داده یا همان رایانش سریع(HPC) بسیار حائز اهمیت است. به طور خلاصه HPC در مواردی که نیاز به قدرت محاسباتی بالا، ذخیرهسازی داده در مقیاس بزرگ و یا پردازش بهینه در زمان کوتاه باشد، بسیار مفید است. برخی از کاربردهای HPC شامل شبیهسازیهای آب و هواشناسی، مدلسازی جریان خون، تحلیل تصاویر پزشکی، پیشبینی بازارهای مالی، تحلیل دادههای جهانی، طراحی دارو، پیشبینی زمینلرزه و محاسبات هستهای هستند.
HPC چگونه کار میکند؟
فرایند HPC دارای سه مولفه اصلی است:
پردازش (Compute)
شبکه (Network)
ذخیرهسازی (Storage)
برای اجرای فرایند HPC یا رایانش سریع توده حجیمی از داده ها، سرورهای پردازشی با یکدیگر به صورت خوشهای (Cluster) شبکهبندی میشوند. برنامهها و الگوریتمهای نرمافزاری به صورت همزمان در سرورهایی که خوشه بندی شده اند اجرا میگردند و در انتها خروجی مطلوب حاصل میشود. در طی این فرایند این سه مولفه با هم به طور هماهنگ عمل کرده تا خروجی مطلوب به دست آید.
برای دستیابی به حداکثر عملکرد، هر مولفه باید با بقیه مولفه ها از نظر سرعتی هماهنگ شود. به عنوان مثال، مولفه ذخیرهسازی باید قادر باشد دادهها را متناسب با سرعتی که پردازش انجام میشود به سرورهای پردازشی برساند.
بههمین ترتیب، مولفههای شبکه باید قادر باشند از انتقال داده بین سرورهای پردازشی و ذخیرهسازی پشتیبانی کنند. اگر یک مولفه نتواند با سرعت بقیه همگام شود، عملکرد کل زیرساخت HPC کاهش مییابد.
یک کلاستر یا خوشه در HPC چیست؟
یک خوشه HPC شامل صدها یا هزاران سرور پردازشی است که با یکدیگر شبکهبندی شدهاند. هر سرور به عنوان یک گره شناخته میشود. گرهها در هر خوشه به صورت موازی با یکدیگر کار میکنند و سرعت پردازش را برای ارائه محاسبات با عملکرد بالا افزایش میدهند.
برای اجرای محاسبات با عملکرد بالا، نیازمندیهای نرمافزاری نیز بسیار حائز اهمیت هستند. نرمافزارهای بهینهسازی محاسباتی، زبانهای برنامهنویسی موازی و کتابخانههای مربوطه از جمله ابزارهایی هستند که استفاده از آنها در ایجاد برنامههای HPC به بهرهوری بیشتری منجر میشود.
استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته مانند معماری پردازندههای گرافیکی (GPU) و واحدهای پردازشی واحد (FPGA) نیز در سیستمهای HPC رواج یافته است. این تکنولوژیها امکان پردازش همزمان و موازی را در سطح بالا فراهم میکنند که به عملکرد و سرعت بیشتری منجر میشود.
برای اجاره سرور های ارزان محاسباتی پشت این شکل کلیک کنید.
تجربه سرور محاسباتی ارزان و قدرتمند با استفاده از سرورهای شبیه سازان
اینجا کلیک کنیدموارد استفاده از HPC
راهکارهای HPC برای اهداف مختلف در صنایع مختلف استفاده میشوند. در زیر به چند مورد از این کاربردها اشاره میکنیم:
آزمایشگاههای تحقیقاتی: HPC برای کمک به دانشمندان در پیدا کردن منابع انرژی تجدیدپذیر، درک تکامل کیهان، پیشبینی و پیگیری طوفانها و ایجاد مواد جدید استفاده میشود.
رسانه و سرگرمی: HPC برای ویرایش فیلمهای سینمایی، تولید افکتهای ویژه شگفتانگیز و پخش رویدادهای زنده در سراسر جهان استفاده میشود.
نفت و گاز: HPC برای کمک به افزایش تولید نفت از چاه های نفت و شناسایی دقیقتر محل حفاری چاههای جدید استفاده میشود.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: HPC برای تشخیص تقلب در کارتهای اعتباری، ارائه پشتیبانی فنی خودکار، آموزش خودروهای بدون راننده و بهبود تصمیمگیری در بهداشت استفاده میشود.
با توجه به رشد روزافزون حجم دادهها و نیاز به پردازش سریع آنها، HPC روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار میشود و در آینده احتمالاً نقش بزرگتری در توسعه فناوریهای پیشرفته و علمی خواهد داشت.
مطالب مرتبط:
سیستم پردازش سریع
پردازش سریع
سامانه پردازش سریع را بیشتر بشناسیم
پردازش فوق سریع
پردازش فوق سریع
آشنایی با پردازش سریع یا HPC
سرور HPC: تواناییها، کاربردها و اهمیت در ارتقاء پردازشهای موازی
HPC چیست؟
محاسبات با کارایی بالا-HPC
آینده HPC اینجاست
HPC چیست؟
سرور HPC
HPC چیست؟
HPC چیست؟
HPC چیست؟
1 دیدگاه
به گفتگوی ما بپیوندید و دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید.