Суперкомп'ютери. П’яте покоління комп’ютерів

До класу суперкомп’ютерів відносять комп’ютери, які мають максимальну на час їх випуску продуктивність, або так звані 5-го комп’ютери покоління.

Перші суперкомп’ютери з’явилися вже серед комп’ютерів другого покоління (1955 — 1964, див комп’ютери другого покоління), вони були призначені для вирішення складних завдань, які вимагали високої швидкості обчислень. Це LARC фірми UNIVAC, Stretch фірми IBM та «CDC-6600» (сімейство CYBER) фірми Control Data Corporation, в них були застосовані методи паралельної обробки (збільшують число операцій, які виконуються в одиницю часу), конвеєризація команд (коли під час виконання однієї команди другий зчитується з пам’яті і готується до виконання) і паралельна обробка за допомогою процесора складної структури, що складається з матриці процесорів обробки даних і спеціального керуючого процесора, який розподіляє завдання і управляє потоком даних в системі. Комп’ютери, що виконують паралельно кілька програм за допомогою декількох мікропроцесорів, отримали назву мультипроцесорних систем.

Відмінною особливістю суперкомп’ютерів є векторні процесори, оснащені апаратурою для паралельного виконання операцій з багатовимірними цифровими об'єктами — векторами і матрицями. У них вбудовані векторні регістри і паралельний конвеєрний механізм обробки. Якщо на звичайному процесорі програміст виконує операції над кожним компонентом вектора по черзі, то на векторному — видає відразу вектори команди.

Комп’ютери фірми Cray Research стали класикою в області векторно-конвеєрних суперкомп’ютерів. Існує легенда, що перший суперкомп’ютер Cray був зібраний в гаражі, однак цей гараж був розміром 20×20 метрів, а плати для нового комп’ютера замовлялися на кращих заводах США.

Комп’ютер Cray-1, робота над яким була закінчена в 1976 році відноситься до класу перших векторних комп’ютерів. До цього класу належать також машини Ілліак-IV, STAR-100, ASC. Продуктивність Cray-1 становила 166 Мфлоп / сек. Комп’ютер був зібраний на інтегральних схемах. Виконував 128 інструкцій. До складу структури комп’ютера Cray-1 входили:

• 1. Основна пам’ять, об'ємом до 1 048 576 слів, поділена на 16 незалежних блоків, ємністю 64К слів кожен;
• 2. Реєстрова пам’ять, що складається з п’яти груп швидких регістрів, призначених для зберігання та перетворення адрес, для зберігання і обробки векторних величин;
• 3. Функціональні модулі, до складу яких входять 12 паралельно працюючих пристроїв, що служать для виконання арифметичних і логічних операцій над адресами, скалярними і векторними величинами.
• 4. Пристрій, що виконує функції управління паралельною роботою модулів, блоків та пристроїв центрального процесора;
• 5. 24 каналу вводу-виводу, організовані в 6 груп з максимальною пропускною здатністю 500 000 слів в секунду (2 млн. байт в сек.);
• 6. Три групи операційних регістрів, безпосередньо пов’язаних з арифметико-логічними пристроями, називаються основними. До них відносяться вісім А-регістрів, що складаються з 24 розрядів кожен. А-регістри пов’язані з двома функціональними модулями, які виконують додавання (віднімання) і множення цілих чисел. Ці операції використовуються головним чином для перетворення адрес, їх базування і індексування. Вони також використовуються для організації лічильників циклів. У ряді випадків А-регістри використовуються для виконання арифметичних операцій над цілими числами.

До середини 80-х років в списку найбільших виробників суперкомп’ютерів у світі були фірми Sperry Univac і Burroughs. Перша відома, зокрема, своїми мейнфреймами UNIVAC-1108 і UNIVAC-1110, які широко використовувалися в університетах і державних організаціях.

Після злиття Sperry Univac і Burroughs об'єднана фірма UNISYS продовжувала підтримувати обидві лінії мейнфреймів зі збереженням сумісності знизу вгору в кожній. Це є яскравим свідченням непорушного правила, який підтримував розвиток мейнфреймів — збереження працездатності раніше розробленого програмного забезпечення.

У світі суперкомп’ютерів відома і компанія Intel. Багатопроцесорні комп’ютери Paragon фірми Intel в сімействі багатопроцесорних структур з розподіленою пам’яттю стали такою ж класикою, як комп’ютери фірми Cray Research в області векторно-конвеєрних суперкомп’ютерів.