מחשב-על

מחשב-על הוא מחשב שנחשב לחזק ביותר בעידן שלו. כלומר, הוא מבצע חישובים מסוימים במהירות גבוהה מאוד. מחשבי-על אינם נמכרים לציבור; משתמשים בהם במחקרים, באוניברסיטאות ובתאגידים גדולים.

בין אפריל 2021 ליוני 2022 עמד על הפסגה המחשב היפני פוגקו (Fugaku) עם מהירות של 442 פטה‑FLOPS. לשם השוואה, יבמ Summit מ‑2018 עמד על כ‑148 פטה‑FLOPS. ביוני 2022 הוביל הפרונטיר האמריקני, עם 1.102 אקסה‑FLOPS, ועלותו הוערכה בכ‑600 מיליון דולר. לדווח בנובמבר 2024: אל קפיטן של HPE/HP Enterprise הדיח את פרונטיר מהרשימה, עם מהירות של 1.742 אקסה‑FLOPS (רשימת Top500, מהדורה 64).

בהתחלה מחשבי‑על היו מעבדים יחידים מהירים. עם הזמן התפתחו למערכות של מעבדים רבים שעובדים במקביל. עיבוד וקטורי (חישוב על הרבה נתונים בבת‑אחת) היה ותמיד נשאר תכונה חשובה בחלק מהמכונות. קריי, אחד המתכננים הבולטים, הצביע שהמחסום לא תמיד הוא כוח החישוב, אלא קצב קלט‑פלט, כלומר הקצב שבו נותנים למחשב נתונים ומקבלים תוצאות.

המחשב CDC 6600 מ‑1964 נחשב למוצלח הראשון. ממשיכיו, כמו CDC 7600, ושוב אחריהם מכונות של Cray, שלטו בדרגה הגבוהה עד תחילת שנות ה‑90. ב‑1990 פוג'יטסו הציגה מחשב עם ביצועים תאורטיים של כ‑4 GigaFLOPS, קפיצה משמעותית לעומת המכונות הישנות.

במהלך השנים כוח המחשוב עלה במדרגות עצומות. בעוד שמחשבים ישנים מדדו מהירות שעון במגההרץ, היום מודדים בגיגההרץ. גם המדידה FLOPS, פעולות נקודה צפה בשנייה (חישובים על מספרים עשרוניים), גדלה מ‑MegaFLOPS לרמות של Peta ו‑Exa.

מחשבי‑על משמשים למשימות שדורשות חישוב עצום. דוגמות מרכזיות: חיזוי מזג אוויר ואקלים, מודלים כימיים, חיפושי נפט, סימולציות פיזיקליות גדולות (כמו הדמיות של היקום או של מטוסים וחלליות), פענוח צפנים, ובינה מלאכותית ולמידת מכונה. בגלל סוג החישובים, מהירותם נמדדת ב‑FLOPS. עבור ארכיטקטורות מקביליות משתמשים בדרך כלל במהדרים מיוחדים, כמו גרסאות מסוימות של Fortran.

דגמי מפתח בעשורים האחרונים כללו את BlueGene/L (2005, כ‑280 TFLOPS), Roadrunner (2008, כ‑1 PFLOPS), Tianhe‑1 (כ‑2.5 PFLOPS) והמחשב ה‑K של פוג'יטסו (2011), שטיפס על קו ה‑10 קוודריליון חישובים בשנייה. הארגון שמחזיק במספר הגדול ביותר של מחשבי‑על הוא ה‑NSA האמריקני.

באינטרנט נוצר הרעיון של "מחשבי‑על וירטואליים", רתימת זמן פנוי של אלפי מחשבים אישיים למשימות מבוזרות. דוגמה בולטת היא פרויקט SETI@home, שבאמצעות המשתתפים מנתח נתונים אסטרונומיים. מאז אמצע שנות ה‑90 תגליות מסוימות נעשו על ידי מחשבים ביתיים ברשת, במקום על מחשבי‑על מסורתיים.

המבחנה אינה תמיד ברורה, אך באופן כללי מחשבי‑על מתמקדים בפתרון בעיות שהמחסום בהן הוא מהירות החישוב. מחשבים מרכזיים (mainframes) לעומת זאת, מתמקדים בניהול קריאות/כתיבות ואמינות.

ארצות הברית הטילה הגבלות על יצוא מחשבי‑על לישראל בגלל חששות מפיתוח נשק גרעיני. בצה"ל פועלים מחשבים חזקים שנרכשו בסיוע אמריקני, ופועלות יחידות חישוב במוסדות אקדמיים. ברשימת Top500 היו בישראל מספר מחשבים בשנת 2005, אך מספר ההופעות השתנה בשנים הבאות. ביולי 2023 הוכרז על השתתפות ישראל בפרויקט רשת מחשבי‑העל של האיחוד האירופי. בנובמבר 2023 החל לפעול בישראל מחשב‑העל Israel‑1 של אנבידיה, המיועד למחקר ובינה מלאכותית.

מחשב-על הוא מחשב מאוד חזק. הוא מחשב שבונה מאפשר חישובים מאוד מהירים.

FLOPS אומר כמה חישובים המחשב יכול לעשות בשנייה. זה מדד למהירות.

בשנים האחרונות היו מחשבים חזקים כמו פוגקו (442 פטה‑FLOPS), הפרונטיר (1.102 אקסה‑FLOPS) ואל קפיטן (1.742 אקסה‑FLOPS).

מחשבי‑על יכולים להכיל עשרות אלפי מעבדים ועובדים במקביל. לעתים משתמשים ב‑GPU, שבבים שמאיצים חישובים רבים.

מחשבי‑על עוזרים בחיזוי מזג אוויר, במחקרים בכימיה ובפיזיקה, בסימולציות של חלליות, ובמחקרים בבינה מלאכותית.

יש גם מחשוב מבוזר ברשת. פרויקטים כמו SETI@home משתמשים במחשבים ביתיים כדי לעזור בחישובים גדולים.

בישראל יש הגבלות על יבוא מחשבי‑על. בנובמבר 2023 החל לפעול בישראל מחשב‑העל Israel‑1 של אנבידיה לעבודה על בינה מלאכותית.