b"\n_START_ARTICLE_\nSuperra\xc4\x8dunalnik\n_START_PARAGRAPH_\nS\xc3\xbaperra\xc4\x8dun\xc3\xa1lnik je najhitrej\xc5\xa1a, najmo\xc4\x8dnej\xc5\xa1a vrsta ra\xc4\x8dunalnika, sposobna svoje osnovne ukaze izvr\xc5\xa1iti v pikosekundah (10\xe2\x81\xbb\xc2\xb9\xc2\xb2 s), namesto v nanosekundah (10\xe2\x81\xbb\xe2\x81\xb9 s) kot ve\xc4\x8dina drugih ra\xc4\x8dunalnikov._NEWLINE_Za doseganje teh izrednih hitrosti superra\xc4\x8dunalniki hkrati uporabljajo ve\xc4\x8d procesorjev, poslu\xc5\xbeujejo pa se tudi razli\xc4\x8dnih drugih tehnik, na primer ohlajanja procesorjev na zelo nizke temperature, kar omogo\xc4\x8da hitro delovanje vezij brez te\xc5\xbeav s pregrevanjem. Superra\xc4\x8dunalniki se na primer uporabljajo pri napovedovanju vremena, dinamiki teko\xc4\x8din, aerodinamiki, termodinamiki (prenos toplote), umetni inteligenci, simulacijah v biologiji, kvantni kromodinamiki, ... Znani proizvajalci superra\xc4\x8dunalnikov so: CDC, Cray Research, Fujitsu, Hitachi, IBM, Intel, NEC, Thinking Machines.\n_START_SECTION_\nZgodovina\n_START_PARAGRAPH_\nZgodovina superra\xc4\x8dunalnikov se\xc5\xbee v 1960-ta leta, ko je Seymour Cray z inovativnimi zasnovami in paralelizmom izdelal niz ra\xc4\x8dunalnikov v dru\xc5\xbebi Control Data Corporation (CDC). Ti ra\xc4\x8dunalniki so dosegali izredno ra\xc4\x8dunsko mo\xc4\x8d. Ra\xc4\x8dunalnik CDC 6600, izdelan leta 1964, v splo\xc5\xa1nem velja za prvi superra\xc4\x8dunalnik. CDC je bil trikrat hitrej\xc5\xa1i od svojega predhodnika IBM 7030 Stretch. Z zmogljivostjo pribli\xc5\xbeno 1 MFLOPS je bil med letoma 1964 in 1969 najhitrej\xc5\xa1i, ko ga je prehitel CDC 7600._NEWLINE_Cray je leta 1972 zapustil CDC in ustanovil svoje podjetje. \xc5\xa0tiri leta kasneje je leta 1976 ponudil 80 MHz Cray-1, ki je postal eden najuspe\xc5\xa1nej\xc5\xa1ih supera\xc4\x8dunalnikov. Cray-2, narejen leta 1985, je bil 8 procesorski kapljevinsko hlajeni ra\xc4\x8dunalnik, hladilno teko\xc4\x8dino Fluorinert pa je med njegovim delovanjem \xc4\x8drpala \xc4\x8drpalka. Deloval je z zmogljivostjo 1,9 GFLOPS in bil najhitrej\xc5\xa1i do leta 1990._NEWLINE_V 1980-ih so imeli superra\xc4\x8dunalniki le nekaj procesorjev, v 1990-ih pa so se za\xc4\x8deli pojavljati stroji z ve\xc4\x8d tiso\xc4\x8d procesorji, tako v ZDA kot na Japonskem, in so postavili nove rekorde ra\xc4\x8dunske zmogljivosti. Fujitsujev superra\xc4\x8dunalnik Numerical Wind Tunnel je uporabljal 166 vektorskih procesorjev in je imel leta 1994 najve\xc4\x8djo zmogljivost 1,7 GFLOPS na procesor. Hitachi SR2201 je leta 1996 dosegel rekord 600 GFLOPS in imel 2048 procesorjev povezanih prek hitre trirazse\xc5\xbene mre\xc5\xbee. Intel Paragon je imel 1000 do 4000 procesorjev Intel i860 v razli\xc4\x8dnih konfiguracijah in je bil leta 1993 najhitrej\xc5\xa1i. Paragon je imel zgradbo MIMD, v kateri so bili procesorji povezani s hitro dvorazse\xc5\xbeno mre\xc5\xbeo, kar je omogo\xc4\x8dalo, da se procesi izvajajo v odvojenih to\xc4\x8dkah in komunicirajo prek sistema MPI.\n_START_SECTION_\nStrojna oprema in arhitekture\n_START_PARAGRAPH_\nPristopi k superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kim arhitekturam so se dramati\xc4\x8dno spremenili odkar so bili v 60-ih letih vplejani prvi sistemi. Zgodnje superra\xc4\x8dunalini\xc5\xa1ke arhitekture, ki so bile vpeljane s strani Seymour-ja Cray-a so temeljile na kompaktnih inovativnih pristopih ter lokalnemu paralelizmu za doseganje vi\xc5\xa1jih zmogljivosti. \xc4\x8cez \xc4\x8das je potreba po pove\xc4\x8danih ra\xc4\x8dunskih zmogljivostih pripreljala do dobe masivno paralelnih sistemov._NEWLINE_Medtem ko so superra\xc4\x8dunalniki v 70-ih uporabljali le nekaj procesorjev, so se v 90-ih za\xc4\x8deli pojavljati sistemi z ve\xc4\x8d tiso\xc4\x8d procesorji. Proti koncu 20-ega stoletja pa so bili \xc5\xbee ustaljeni masivno paralelni sistemi z ve\xc4\x8d deset tiso\xc4\x8d nespecializiranih (ang: off-the-shelf) procesorjev. Superra\xc4\x8dunalniki 21-ega stoletja lahko uporabljajo \xc5\xbee ve\xc4\x8d kot 100.000 procesorjev (nekateri tudi koprocesorje), ki so povezani z izjemno hitrimi povezavami._NEWLINE_Skozi desetletja, upravljanje z gosto toplotnega toka ostaja klju\xc4\x8dno vpra\xc5\xa1anje za ve\xc4\x8dino centraliriziranih superra\xc4\x8dunalnikov. Veliko ustvarjene toplote, ki jo proizvede sistem ima lahko tudi druge vplive npr. kraj\xc5\xa1anje \xc5\xbeivljenjske dobe sistemskih komponent. Bilo je \xc5\xbee veliko razli\xc4\x8dnih pristopov k re\xc5\xa1evanju tega problema od \xc4\x8drpanja Fluorinerta skozi sistem do hibridnih hladilnih sistemov kot so \xc2\xbbkapljevina-zrak\xc2\xab\xc2\xa0ali zra\xc4\x8dno hlajenje z klima]tskimi napravami.\n_START_SECTION_\nPoraba energije in upravljanje s toploto\n_START_PARAGRAPH_\nTipi\xc4\x8den superra\xc4\x8dunalnik porabi velike koli\xc4\x8dine elektri\xc4\x8dne energije, katere je ve\xc4\x8dina spremenjene v toploto, ki jo je potrebno hladiti. Zgled, Tianhe-1A porabi 4,04 Megawatta elektri\xc4\x8dne energije. Cena napajanja in hlajenja sistema je zato zelo visoka, npr. 4 MW pri 0,7 \xe2\x82\xac/kWh je 280 \xe2\x82\xac/h kar zna\xc5\xa1a pribli\xc5\xbeno 2,5 milijona evrov na leto._NEWLINE_Upravljanje toplote je velik problem v kompleksnih elektronskih napravah, in vpliva na zmogljive ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ke sisteme na razli\xc4\x8dne na\xc4\x8dine. Velika koli\xc4\x8dina toplote ki jo ustvarja CPE in vpra\xc5\xa1anje odvajanja te toplote v superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvu, presega te v tradicionalnih ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kih hladilnih tehnologijah. Nagrade, ki jih prejemajo superra\xc4\x8dunalniki za zeleno ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvo odra\xc5\xbeajo to vpra\xc5\xa1anje._NEWLINE_Sestavljanje na tiso\xc4\x8de procesorjev skupaj neizogibno ustvarja znatne koli\xc4\x8dine toplote s katero je potrebno nekaj narediti. Cray 2 je bil vodno hlajen in uporabljal tako imenovan \xc2\xbbhladilni slap\xc2\xab\xc2\xa0s Fluorinertom, ki je pod tlakom tekel skozi module. Vendar pristop potapljanja v hladilno teko\xc4\x8dino ni bil prakti\xc4\x8den za sisteme, ki so sestavljeni iz ve\xc4\x8d omar in (ang: off-the-shelf) procesorjev. Zato so za System x v sodelovanjz s podjetjem Liebert razvili posebn hladilni sistem, ki je kombinacija klimatske naprave in vodnega hlajenja._NEWLINE_Energetska u\xc4\x8dinkovitost ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kih sistemov se obi\xc4\x8dajno meri v FLOPS/Watt. Leta 2008 je IBMjev Roadrunner deloval pri 376 MFLOPS/Watt. Novembra 2010 je Blue Gene/Q dosegel 1684 MFLOPS/Watt. Junija 2011 sta najvi\xc5\xa1je dve mesti na lestivici\xc2\xa0\xc2\xbbGreen 500\xc2\xab\xc2\xa0zasedla Blue Gene ra\xc4\x8dunalnika v New Yorku z 2097 MFLOPS/W, tretje mesto je pa zasedel DEGIMA cluster v Nagasakiju z 1375 MFLOPS/W.\n_START_SECTION_\nOperacijski sistemi\n_START_PARAGRAPH_\nOd konca 20-ega stoletja so superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ki operacijski sistemi do\xc5\xbeiveli precej sprememb. Medtem ko so bili prvi operacijski sistemi namensko narejeni z namenom doseganja \xc4\x8dim bolj\xc5\xa1ih zmogljivosti so se trendi premaknili v prid generi\xc4\x8dnim operacijskim sistemom kot je na primer Linux.\n_START_SECTION_\nProgramska orodja in message passing\n_START_PARAGRAPH_\nSuperra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ke paralelne arhitekture pogosto zahtevajo uporabo posebnih programerskih prijemov, da se lahko izkoristi vsa ra\xc4\x8dunska mo\xc4\x8d, ki je na voljo. Porgramska orodja za paralelno procesiranje torej uporabljajo standardizirana razvojna okolja kot na primer MPI in PVM, VTL ter druge odprtokodne re\xc5\xa1itve kot je na primer Beowulf._NEWLINE_Najpogosteje se uporabljajo okolja kot so PVM in MPI za redko povezane sestave in Open MPI za gosto povezane sestave z deljenim pomnilnikom. Veliko truda je potrebnega za optimiziranje algoritmov na med seboj povezanih strojih, namen tega je da se minimizra \xc5\xa1tevilo neuporabljenih CPE-jev. GPGPUji imajo stotine jeder na eni plo\xc5\xa1\xc4\x8di. Za upravljanje s takimi arhitekturami se uporabljajo programski jeziki kot so CUDA in OpenCL.\n_START_SECTION_\nOportunisti\xc4\x8dni pristopi\n_START_PARAGRAPH_\nOportunisti\xc4\x8dno superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvo je oblika mre\xc5\xbenega ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tva (ang. grid computing), kjer \xc2\xbbsuper virtualni ra\xc4\x8dunalnik\xc2\xab\xc2\xa0povezuje veliko prostovoljno povezanih ra\xc4\x8dunani\xc5\xa1kih naprav, ki morajo ra\xc4\x8dunati kompleksne ra\xc4\x8dunske probleme. Mre\xc5\xbeno ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvo (ang. grid comupting) je bilo uporabljeno za re\xc5\xa1evanje \xc5\xa1tevilnih problemov, ki zahtevajo paralelno re\xc5\xa1evanje z mo\xc4\x8djo superra\xc4\x8dunalnika.  Vendar pa osnovna omre\xc5\xbeja (ang. basic grid) in ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvo v oblaku, ki se zana\xc5\xa1ajo na prostovoljno ali globalno ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvo ne zmorejo tradicionalnih superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kih nalog, kot so simulacije dinamike teko\xc4\x8din._NEWLINE_Najhitrej\xc5\xa1i sistem Mre\xc5\xbenega ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tva je ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ki projekt Folding@home. Marca 2012 je imel F@h 8,1 petaflopov x86 procesorske mo\xc4\x8di, od tega 5,8 petaflopa so prispevale stranke iz razli\xc4\x8dnih grafi\xc4\x8dnih procesorjev, 1,7 petaflopa iz playstation 3 konzol, in ostalo iz razli\xc4\x8dnih sistemov CPE._NEWLINE_BOINC platforma gosti \xc5\xa1tevilne porazdeljene ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ke projekte. Od maja 2011, je BOINC zabele\xc5\xbeil ve\xc4\x8d kot 5,5petaflopov procesorske mo\xc4\x8di s pomo\xc4\x8djo ve\xc4\x8d kot 480.000 aktivnih ra\xc4\x8dunalnikov v omre\xc5\xbeju. Najbolj aktiven projekt (merjen po ra\xc4\x8dunski mo\xc4\x8di) je MilkyWay@home, ki uporablja 700 teraflopov preko ve\xc4\x8d kot 33000 aktivnih ra\xc4\x8dunalnikov._NEWLINE_Od maja 2011, GIMPS (Great Internet Mersenne Prime Search  ali veliko internetno iskanje Mersennovega \xc5\xa1tevila), ki ra\xc4\x8duna Mersennovo \xc5\xa1tevilo trenutno dosega pribli\xc5\xbeno 60 teraflopov preko ve\xc4\x8d kot 25.000 registriranih ra\xc4\x8dunalnikov.Internet PrimeNet Server podpira pristop mre\xc5\xbenega ra\xc4\x8dunanja Mersennovega \xc5\xa1tevila, enega prvih in najbolj uspe\xc5\xa1nih mre\xc5\xbenih ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kih projektov, od leta 1997.\n_START_SECTION_\nKvazi-oportunisti\xc4\x8dni pristopi\n_START_PARAGRAPH_\nKvazi oportunisti\xc4\x8dno superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tvo je oblika porazdeljenega ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tva, kjer \xc2\xbbsuper virtualni ra\xc4\x8dunalnik\xc2\xab\xc2\xa0sestavljen iz velikega \xc5\xa1tevila geografsko razpr\xc5\xa1enih ra\xc4\x8dunalnikov povezanih v omre\xc5\xbeje, opravlja ra\xc4\x8dunske naloge, ki zahtevajo ogromno procesorske mo\xc4\x8di. Namen kvazi-oportunisti\xc4\x8dnega visoko zmogljivega ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1tva je zagotavljati vi\xc5\xa1jo kakovost storitve kot oportunisti\xc4\x8dno omre\xc5\xbeje z bolj\xc5\xa1im nadzorom nad dodeljevanjem nalog razpr\xc5\xa1enim virom in uporabo podatkov o razpo\xc5\xbeljivosti in zanesljivosti posameznih sistemov znotraj superra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kega omre\xc5\xbeja.\n_START_SECTION_\nMerjenje zmogljivosti\n_START_PARAGRAPH_\nV splo\xc5\xa1nem se zmogljivost sestavov uporablja merska enota 'FLOPS' (FLoating Point Operations Per Second) kar pomeni merilo v \xc5\xa1tevilu izvr\xc5\xbeenih ra\xc4\x8dunskih operacij s plavajo\xc4\x8do vejico v sekundi in ne 'MIPS' ki merijo ukaze na sekundo in se uporabljajo kot enota za zmogljivost splo\xc5\xa1no namenskih ra\xc4\x8dunalnikov._NEWLINE_Dejansko \xc5\xa1tevilka ne poka\xc5\xbee dejanske zmogljivosti ra\xc4\x8dunalnika, je pa Linpack postal standard kot zadovoljivo merilo za pribli\xc5\xbeek ra\xc4\x8dunske zmogljivosti sestava.\n_START_SECTION_\nRaziskovalni in razvojni trendi\n_START_PARAGRAPH_\nGlede na trenutno hitrost napredka, strokovnjaki ocenjujejo, da bodo superra\xc4\x8dunalniki dosegli 1 exaflop (1018x10\xc2\xb3\xe2\x81\xb0 FLOPS) do leta 2018. Kitajska je naznanila na\xc4\x8drte da bodo imeli superra\xc4\x8dunalnik ki bo dosegal hitrosti 1 exaflopa do leta 2018. Uporabljal naj bi intel MIC mnogojedrno procesorsko arhitekturo, ki je intelov odgovor na sisteme z grafi\xc4\x8dnimi procesorji, SGI namerava dose\xc4\x8di 500-kratno pove\xc4\x8danje u\xc4\x8dinkovitosti do leta 2018, da bi dosegli en exaflop. Vzorci MIC \xc4\x8dipov z 32 jedri, ki zdru\xc5\xbeujejo vektorske procesne enote s standardnim CPEjem so \xc5\xbee dostopne. Indijska vlada ima tudi ambicije postaviti superra\xc4\x8dunalnik z mo\xc4\x8djo enega eksaflopa do leta 2017._NEWLINE_Erik P. DeBenedictis iz Sandia National Laboratories je podal teorijo, da potrebujemo superra\xc4\x8dunalnik z mo\xc4\x8djo enega zetaflopa (1018x10\xc2\xb3\xe2\x81\xb6 FLOPS) za natan\xc4\x8den vremenski model, kateri bi bil natan\xc4\x8den za obdobje dveh tednov. Tak\xc5\xa1en sistem bi lahko zgradili okrog leta 2030."