History of supercomputing
सुपरकंप्यूटिंग शब्द संयुक्त राज्य अमेरिका में 1920 के दशक के अंत में कोलंबिया विश्वविद्यालय में आई. बी. एम. टैबुलेटर के जवाब में उत्पन्न हुआ। 1964 में जारी सी. डी. सी. 6600 को कभी-कभी पहला सुपर कंप्यूटर माना जाता है। हालाँकि, कुछ पहले के कंप्यूटरों को अपने समय के लिए सुपरकंप्यूटर माना जाता था जैसे कि 1950 के दशक में 1954 आईबीएम एनओआरसी, और 1960 के दशक की शुरुआत में, यूनिवैक एलएआरसी (1960), आईबीएम 7030 स्ट्रेच (1962), और मैनचेस्टर एटलस (1962), जो सभी तुलनीय शक्ति के थे। जबकि 1980 के दशक के सुपरकंप्यूटरों ने केवल कुछ ही प्रोसेसरों का उपयोग किया, 1990 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान दोनों में हजारों प्रोसेसर वाली मशीनें दिखाई देने लगीं, जिससे नए कम्प्यूटेशनल प्रदर्शन रिकॉर्ड स्थापित हुए। 20वीं शताब्दी के अंत तक, व्यक्तिगत कंप्यूटरों में पाए जाने वाले हजारों "ऑफ-द-शेल्फ" प्रोसेसरों के साथ बड़े पैमाने पर समानांतर सुपर कंप्यूटरों का निर्माण किया गया और टेराफ्लॉप कम्प्यूटेशनल बाधा को तोड़ दिया गया। 21वीं सदी के पहले दशक में प्रगति नाटकीय थी और 60,000 से अधिक प्रोसेसर वाले सुपरकंप्यूटर दिखाई दिए, जो पेटाफ्लॉप प्रदर्शन स्तर तक पहुंच गए। शुरुआतः 1950 और 1960 के दशक "सुपर कम्प्यूटिंग" शब्द का उपयोग पहली बार 1929 में न्यूयॉर्क वर्ल्ड में बड़े कस्टम-निर्मित सारणीकारों को संदर्भित करने के लिए किया गया था जिन्हें आईबीएम ने कोलंबिया विश्वविद्यालय के लिए बनाया था। 1957 में, इंजीनियरों के एक समूह ने मिनियापोलिस, मिनेसोटा में कंट्रोल डेटा कॉर्पोरेशन (सीडीसी) बनाने के लिए स्पेरी कॉर्पोरेशन को छोड़ दिया। सी. डी. सी. में अपने सहयोगियों के साथ शामिल होने के लिए सीमोर क्रे ने एक साल बाद स्पेरी छोड़ दिया। 1960 में, क्रे ने सी. डी. सी. 1604 को पूरा किया, जो व्यावसायिक रूप से सफल ट्रांजिस्टर कंप्यूटरों की पहली पीढ़ी में से एक था और इसके जारी होने के समय, दुनिया का सबसे तेज़ कंप्यूटर था। हालाँकि, एकमात्र पूरी तरह से ट्रांजिस्टरीकृत हार्वेल CADET 1951 में चालू था, और IBM ने 1959 में अपने व्यावसायिक रूप से सफल ट्रांजिस्टरीकृत IBM 7090 को वितरित किया। 1960 के आसपास, क्रे ने एक ऐसा कंप्यूटर डिजाइन करने का फैसला किया जो बड़े अंतर से दुनिया में सबसे तेज होगा। जिम थॉर्नटन, और डीन रौश और लगभग 30 अन्य इंजीनियरों के साथ चार साल के प्रयोग के बाद, क्रे ने 1964 में सी. डी. सी. 6600 पूरा किया। क्रे जर्मेनियम से सिलिकॉन ट्रांजिस्टर में बदल गया, जिसे फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर द्वारा बनाया गया था, जो समतलीय प्रक्रिया का उपयोग करता था। इनमें मेसा सिलिकॉन ट्रांजिस्टर की कोई कमी नहीं थी। उन्होंने उन्हें बहुत तेजी से चलाया, और प्रकाश प्रतिबंध की गति ने गंभीर अति ताप समस्याओं के साथ एक बहुत ही कॉम्पैक्ट डिज़ाइन को मजबूर किया, जिसे डीन रौश द्वारा डिज़ाइन किए गए प्रशीतन की शुरुआत करके हल किया गया था। 6600 ने उद्योग के पूर्व रिकॉर्ड धारक, आईबीएम 7030 स्ट्रेच को तीन के कारक से पीछे छोड़ दिया। तीन मेगाएफएलओपीएस तक के प्रदर्शन के साथ, इसे एक सुपरकंप्यूटर करार दिया गया और सुपरकंप्यूटिंग बाजार को परिभाषित किया गया जब दो सौ कंप्यूटर प्रत्येक 9 मिलियन डॉलर में बेचे गए। 6600 ने परिधीय कंप्यूटिंग तत्वों के लिए "खेती से बाहर" काम करके गति प्राप्त की, जिससे सीपीयू (केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई) को वास्तविक डेटा को संसाधित करने के लिए मुक्त किया गया। मशीन के लिए मिनेसोटा फोरट्रान संकलक मिनेसोटा विश्वविद्यालय में लिडियार्ड और मुंडस्टॉक द्वारा विकसित किया गया था और इसके साथ 6600 मानक गणितीय संचालन पर 500 किलोफ्लॉप को बनाए रख सकता है। 1968 में, क्रे ने सी. डी. सी. 7600 को पूरा किया, जो फिर से दुनिया का सबसे तेज़ कंप्यूटर था। 36 मेगाहर्ट्ज पर, 7600 की घड़ी की गति 6600 की घड़ी की गति से 3.6 गुना अधिक थी, लेकिन अन्य तकनीकी नवाचारों के कारण यह काफी तेजी से चला। उन्होंने 7600 के दशक में से केवल 50 की बिक्री की, जो पूरी तरह से असफल नहीं थी। क्रे ने 1972 में अपनी कंपनी बनाने के लिए सी. डी. सी. छोड़ दिया। उनके जाने के दो साल बाद सी. डी. सी. ने स्टार-100 वितरित किया, जो 100 मेगाफ्लॉप पर 7600 की गति से तीन गुना अधिक था। टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स एएससी के साथ, स्टार-100 वेक्टर प्रोसेसिंग का उपयोग करने वाली पहली मशीनों में से एक थी-यह विचार 1964 के आसपास एपीएल प्रोग्रामिंग भाषा से प्रेरित था। 1956 में, यूनाइटेड किंगडम में मैनचेस्टर विश्वविद्यालय की एक टीम ने एम. यू. एस. ई. का विकास शुरू किया-एक नाम जो माइक्रोसेकंड इंजन से लिया गया है-जिसका उद्देश्य अंततः एक कंप्यूटर का निर्माण करना है जो प्रति निर्देश एक माइक्रोसेकंड, लगभग दस लाख निर्देशों प्रति सेकंड तक की गति से काम कर सकता है। म्यू (यूनानी अक्षर का नाम) एस. आई. और इकाइयों की अन्य प्रणालियों में एक उपसर्ग है जो 10−6 (दस लाखवां) के कारक को दर्शाता है। 1958 के अंत में, फेरांटी इस परियोजना पर मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के साथ सहयोग करने के लिए सहमत हो गए, और कंप्यूटर का नाम जल्द ही एटलस कर दिया गया, टॉम किल्बर्न के नियंत्रण में संयुक्त उद्यम के साथ। पहला एटलस आधिकारिक तौर पर 7 दिसंबर 1962 को शुरू किया गया था-क्रे सीडीसी 6600 सुपर कंप्यूटर पेश किए जाने से लगभग तीन साल पहले-दुनिया के पहले सुपर कंप्यूटरों में से एक के रूप में। इसके चालू होने के समय इसे दुनिया का सबसे शक्तिशाली कंप्यूटर माना जाता था, जो चार आईबीएम 7094 के बराबर था। ऐसा कहा जाता था कि जब भी एटलस ऑफ़लाइन जाता था, यूनाइटेड किंगडम की कंप्यूटर क्षमता का आधा हिस्सा खो जाता था। एटलस ने माध्यमिक ड्रम मेमोरी के अतिरिक्त 96K शब्दों के साथ अपनी प्राथमिक कोर मेमोरी के 16,384 शब्दों को जोड़कर अपनी कार्यशील मेमोरी का विस्तार करने के तरीके के रूप में आभासी मेमोरी और पेजिंग का बीड़ा उठाया। एटलस ने एटलस पर्यवेक्षक का भी बीड़ा उठाया, जिसे "कई लोगों द्वारा पहला पहचानने योग्य आधुनिक ऑपरेटिंग सिस्टम माना जाता है।" क्रे युगः 1970 और 1980 के दशक के मध्य सीडीसी छोड़ने के चार साल बाद, क्रे ने 1976 में 80 मेगाहर्ट्ज क्रे-1 वितरित किया, और यह इतिहास का सबसे सफल सुपर कंप्यूटर बन गया। क्रे-1, जो प्रति चिप दो फाटकों के साथ एकीकृत परिपथ का उपयोग करता था, एक वेक्टर प्रोसेसर था। इसने कई नवाचारों की शुरुआत की, जैसे कि चेनिंग, जिसमें स्केलर और वेक्टर रजिस्टर अंतरिम परिणाम उत्पन्न करते हैं जिनका अतिरिक्त स्मृति संदर्भों के बिना तुरंत उपयोग किया जा सकता है, जो कम्प्यूटेशनल गति को कम करेगा। क्रे एक्स-एमपी (स्टीव चेन द्वारा डिजाइन किया गया) को 1982 में 105 मेगाहर्ट्ज साझा-स्मृति समानांतर वेक्टर प्रोसेसर के रूप में जारी किया गया था, जिसमें बेहतर श्रृंखला समर्थन और कई स्मृति पाइपलाइनें थीं। एक्स-एमपी पर सभी तीन फ्लोटिंग पॉइंट पाइपलाइन एक साथ काम कर सकती हैं। 1983 तक क्रे और कंट्रोल डेटा सुपर कंप्यूटर लीडर्स थे; समग्र कंप्यूटर बाजार में अपने नेतृत्व के बावजूद, आईबीएम एक लाभदायक प्रतियोगी का उत्पादन करने में असमर्थ था। क्रे-2,1985 में जारी किया गया, एक चार-प्रोसेसर तरल ठंडा कंप्यूटर था जो पूरी तरह से फ्लोरिनर्ट के एक टैंक में डूबा हुआ था, जो संचालित होने पर उबल रहा था। यह 1.9 गीगाफ्लॉप तक पहुँच गया और दुनिया का सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटर था, और गीगाफ्लॉप बाधा को तोड़ने वाला पहला था। क्रे-2 पूरी तरह से नया डिज़ाइन था। यह चेनिंग का उपयोग नहीं करता था और इसमें उच्च स्मृति विलंबता थी, लेकिन इसमें बहुत अधिक पाइपलाइनिंग का उपयोग किया जाता था और यह उन समस्याओं के लिए आदर्श था जिनके लिए बड़ी मात्रा में स्मृति की आवश्यकता होती थी। एक सुपर कंप्यूटर के विकास में सॉफ्टवेयर लागत को कम करके नहीं आंका जाना चाहिए, जैसा कि इस तथ्य से पता चलता है कि 1980 के दशक में क्रे में सॉफ्टवेयर विकास की लागत हार्डवेयर पर खर्च की गई लागत के बराबर थी। यह प्रवृत्ति आंशिक रूप से इन-हाउस, क्रे ऑपरेटिंग सिस्टम से यूनिक्स पर आधारित UNICOS में जाने के लिए जिम्मेदार थी। क्रे वाई-एमपी, जिसे स्टीव चेन द्वारा भी डिजाइन किया गया था, को 1988 में एक्स-एमपी के सुधार के रूप में जारी किया गया था और इसमें प्रति प्रोसेसर 333 मेगाफ्लॉप के शीर्ष प्रदर्शन के साथ 167 मेगाहर्ट्ज पर आठ वेक्टर प्रोसेसर हो सकते थे। 1980 के दशक के अंत में, क्रे-3 में गैलियम आर्सेनाइड अर्धचालकों के उपयोग पर क्रे का प्रयोग सफल नहीं हुआ। सीमोर क्रे ने 1990 के दशक की शुरुआत में एक बड़े पैमाने पर समानांतर कंप्यूटर पर काम करना शुरू किया, लेकिन 1996 में इसे पूरा करने से पहले ही एक कार दुर्घटना में उनकी मृत्यु हो गई। हालांकि, क्रे रिसर्च ने ऐसे कंप्यूटरों का उत्पादन किया। बड़े पैमाने पर प्रसंस्करणः 1990 के दशक में क्रे-2, जिसने 1980 के दशक के मध्य से अंत तक सुपरकंप्यूटिंग की सीमाएँ निर्धारित कीं, में केवल 8 प्रोसेसर थे। 1990 के दशक में, हजारों प्रोसेसर वाले सुपर कंप्यूटर दिखाई देने लगे। 1980 के दशक के अंत में एक और विकास जापानी सुपर कंप्यूटरों का आगमन था, जिनमें से कुछ को क्रे-1 के बाद तैयार किया गया था। एस. एक्स.-3/44 आर. की घोषणा एन. ई. सी. निगम द्वारा 1989 में की गई थी और एक साल बाद चार-प्रोसेसर मॉडल के साथ दुनिया में सबसे तेज खिताब अर्जित किया। हालांकि, फुजित्सु के संख्यात्मक पवन सुरंग सुपरकंप्यूटर ने 1994 में शीर्ष स्थान हासिल करने के लिए 166 वेक्टर प्रोसेसर का उपयोग किया। इसकी अधिकतम गति 1.70 गीगाफ्लॉप प्रति प्रोसेसर थी। हिताची एस. आर. 2201 ने 1996 में एक तेज त्रि-आयामी क्रॉसबार नेटवर्क के माध्यम से जुड़े 2,048 प्रोसेसर का उपयोग करके 600 गीगाफ्लॉप्स का शीर्ष प्रदर्शन प्राप्त किया। इसी समय सीमा में इंटेल पैरागन में विभिन्न विन्यासों में 1,000 से 4,000 इंटेल आई860 प्रोसेसर हो सकते थे, और 1993 में इसे दुनिया में सबसे तेज स्थान दिया गया था। पैरागन एक एम. आई. एम. डी. मशीन थी जो एक उच्च गति वाले दो-आयामी जाल के माध्यम से प्रोसेसर को जोड़ती थी, जिससे प्रक्रियाओं को अलग-अलग नोड्स पर निष्पादित करने की अनुमति मिलती थी; संदेश पारित करने वाले इंटरफेस के माध्यम से संचार। 1995 तक, क्रे भी बड़े पैमाने पर समानांतर प्रणालियों को भेज रहा था, जैसे। त्रि-आयामी टोरस इंटरकनेक्ट का उपयोग करते हुए 2,000 से अधिक प्रोसेसर के साथ क्रे टी3ई। पैरागन वास्तुकला ने जल्द ही संयुक्त राज्य अमेरिका में इंटेल एएससीआई रेड सुपरकंप्यूटर का नेतृत्व किया, जिसने उन्नत सिमुलेशन और कम्प्यूटिंग पहल के हिस्से के रूप में 20 वीं शताब्दी के अंत तक शीर्ष सुपरकंप्यूटिंग स्थान हासिल किया। यह 9,000 से अधिक कंप्यूट नोड्स और 12 टेराबाइट से अधिक डिस्क भंडारण के साथ एक जाली-आधारित एम. आई. एम. डी. बड़े पैमाने पर समानांतर प्रणाली भी थी, लेकिन इसमें ऑफ-द-शेल्फ पेंटियम प्रो प्रोसेसर का उपयोग किया जाता था जो रोजमर्रा के व्यक्तिगत कंप्यूटरों में पाए जा सकते थे। ए. एस. सी. आई. रेड 1996 में एम. पी.-लिनपैक बेंचमार्क पर 1 टेराफ्लॉप बाधा को तोड़ने वाली पहली प्रणाली थी; अंततः 2 टेराफ्लॉप तक पहुंच गई। 21वीं सदी में पेटास्केल कंप्यूटिंग में 21वीं सदी के पहले दशक में महत्वपूर्ण प्रगति हुई थी। सुपरकंप्यूटरों की दक्षता में वृद्धि जारी रही, लेकिन नाटकीय रूप से नहीं। क्रे सी90 ने 1991 में 500 किलोवाट बिजली का इस्तेमाल किया, जबकि 2003 तक एएससीआई क्यू ने 3,000 किलोवाट का इस्तेमाल किया, जबकि 2,000 गुना तेज था, जिससे प्रति वाट 300 गुना प्रदर्शन में वृद्धि हुई। 2004 में, जापान एजेंसी फॉर मरीन-अर्थ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (जे. ए. एम. एस. टी. ई. सी.) में एन. ई. सी. द्वारा निर्मित अर्थ सिम्युलेटर सुपरकंप्यूटर 640 नोड्स का उपयोग करते हुए 35.9 टेराफ्लॉप्स तक पहुंच गया, जिनमें से प्रत्येक में आठ स्वामित्व वाले वेक्टर प्रोसेसर थे। आई. बी. एम. ब्लू जीन सुपरकंप्यूटर वास्तुकला का 21वीं शताब्दी के प्रारंभिक भाग में व्यापक उपयोग पाया गया, और शीर्ष 500 सूची में 27 कंप्यूटरों ने उस वास्तुकला का उपयोग किया। ब्लू जीन दृष्टिकोण कुछ अलग है क्योंकि यह कम बिजली की खपत के लिए प्रोसेसर की गति का व्यापार करता है ताकि हवा के ठंडे तापमान पर बड़ी संख्या में प्रोसेसर का उपयोग किया जा सके। यह "प्रति रैक" 2048 प्रोसेसरों के साथ 60,000 से अधिक प्रोसेसरों का उपयोग कर सकता है और उन्हें त्रि-आयामी टोरस इंटरकनेक्ट के माध्यम से जोड़ता है। चीन में प्रगति तेजी से हुई है, जिसमें चीन जून 2003 में शीर्ष 500 की सूची में 51वें, फिर नवंबर 2003 में 14वें, और जून 2004 में 10वें और फिर 2005 के दौरान 5वें स्थान पर रहा, 2010 में 2.5 पेटफ्लॉप तियानहे-I सुपर कंप्यूटर के साथ शीर्ष स्थान हासिल करने से पहले। जुलाई 2011 में, 8.1 पेटाफ्लॉप जापानी के कंप्यूटर दुनिया में सबसे तेज़ बन गया, जिसमें 600 से अधिक कैबिनेटों में रखे गए 60,000 से अधिक एस. पी. ए. आर. सी. 64 आई. आई. आई. एफ. एक्स. प्रोसेसर का उपयोग किया गया। तथ्य यह है कि के कंप्यूटर पृथ्वी सिम्युलेटर की तुलना में 60 गुना अधिक तेज है, और पृथ्वी सिम्युलेटर शीर्ष स्थान पर रहने के सात साल बाद दुनिया में 68 वीं प्रणाली के रूप में रैंक करता है, शीर्ष प्रदर्शन में तेजी से वृद्धि और दुनिया भर में सुपरकंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी के व्यापक विकास दोनों को दर्शाता है। 2014 तक, अर्थ सिम्युलेटर सूची से बाहर हो गया था और 2018 तक के कंप्यूटर शीर्ष 10 में से बाहर हो गया था। 2018 तक, 200 पी. टी. ए. एफ. एल. ओ. पी. एस. के साथ शिखर सम्मेलन दुनिया का सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर बन गया था। 2020 में, जापानियों ने एक बार फिर फुगाकु सुपर कंप्यूटर के साथ शीर्ष स्थान हासिल किया, जो 442 पी. एफ. एल. ओ. पी. एस. में सक्षम था। ऐतिहासिक शीर्ष 500 तालिका यह उन कंप्यूटरों की सूची है जो 1993 से शीर्ष 500 की सूची में शीर्ष पर हैं। "पीक स्पीड" को "आरमैक्स" रेटिंग के रूप में दिया जाता है। निर्यात सी. ओ. सी. ओ. एम. और उसके बाद के प्रतिस्थापन, वासेनार व्यवस्था को नियंत्रित करता है, जो कानूनी रूप से विनियमित है। आवश्यक लाइसेंस और अनुमोदन और रिकॉर्ड-कीपिंग; या पूरी तरह से प्रतिबंधित, कुछ देशों में उच्च प्रदर्शन वाले कंप्यूटरों (एचपीसी) का निर्यात। इस तरह के नियंत्रणों को उचित ठहराना कठिन हो गया है, जिससे इन नियमों में ढील दी गई है। कुछ लोगों ने तर्क दिया है कि ये नियम कभी भी उचित नहीं थे। यह भी देखें चीन में सुपरकंप्यूटिंग वास्तुकला यूरोप में सुपरकंप्यूटिंग भारत में सुपरकंप्यूटिंग जापान में सुपरकंप्यूटिंग पाकिस्तान में बाहरी लिंक कंप्यूटर इतिहास संग्रहालय में सुपरकंप्यूटर सुपरकंप्यूटिंग सुपरकंप्यूटिंग संदर्भ