History of supercomputing
سپر کمپیوٹنگ کی اصطلاح 1920 کی دہائی کے آخر میں ریاستہائے متحدہ میں کولمبیا یونیورسٹی میں آئی بی ایم ٹیبولیٹرز کے جواب میں پیدا ہوئی۔ 1964 میں جاری ہونے والے سی ڈی سی 6600 کو بعض اوقات پہلا سپر کمپیوٹر سمجھا جاتا ہے۔ تاہم، کچھ ابتدائی کمپیوٹرز کو اپنے دور کے لیے سپر کمپیوٹر سمجھا جاتا تھا جیسے کہ 1950 کی دہائی میں 1954 آئی بی ایم این او آر سی، اور 1960 کی دہائی کے اوائل میں، یو این آئی وی اے سی ایل اے آر سی (1960)، آئی بی ایم 7030 اسٹریچ (1962)، اور مانچسٹر اٹلس (1962)، یہ سب تقابلی طاقت کے تھے۔ اگرچہ 1980 کی دہائی کے سپر کمپیوٹرز نے صرف چند پروسیسرز کا استعمال کیا، 1990 کی دہائی میں ہزاروں پروسیسرز والی مشینیں ریاستہائے متحدہ اور جاپان دونوں میں ظاہر ہونے لگیں، جس سے کمپیوٹیشنل کارکردگی کے نئے ریکارڈ قائم ہوئے۔ 20 ویں صدی کے آخر تک، ذاتی کمپیوٹرز میں پائے جانے والے ہزاروں "آف-دی-شیلف" پروسیسرز کے ساتھ بڑے پیمانے پر متوازی سپر کمپیوٹر بنائے گئے اور ٹیرافلوپ کمپیوٹیشنل رکاوٹ کو توڑ دیا گیا۔ اکیسویں صدی کی پہلی دہائی میں پیش رفت ڈرامائی تھی اور 60,000 سے زیادہ پروسیسرز والے سپر کمپیوٹر نمودار ہوئے، جو پیٹا فلاپ کارکردگی کی سطح تک پہنچ گئے۔ شروعات: 1950 اور 1960 کی دہائی "سپر کمپیوٹنگ" کی اصطلاح پہلی بار 1929 میں نیویارک ورلڈ میں استعمال کی گئی تھی تاکہ آئی بی ایم نے کولمبیا یونیورسٹی کے لیے بنائے گئے بڑے کسٹم بلٹ ٹیبولیٹرز کا حوالہ دیا جا سکے۔ 1957 میں انجینئروں کے ایک گروپ نے مینیپولیس، مینیسوٹا میں کنٹرول ڈیٹا کارپوریشن (سی ڈی سی) بنانے کے لیے سپیری کارپوریشن کو چھوڑ دیا۔ سیمور کری نے ایک سال بعد سی ڈی سی میں اپنے ساتھیوں کے ساتھ شامل ہونے کے لیے سپیری چھوڑ دیا۔ 1960 میں، کری نے سی ڈی سی 1604 مکمل کیا، جو تجارتی طور پر کامیاب ٹرانجسٹرائزڈ کمپیوٹرز کی پہلی نسل میں سے ایک ہے اور اس کی ریلیز کے وقت، دنیا کا تیز ترین کمپیوٹر تھا۔ تاہم، واحد مکمل طور پر ٹرانجسٹرائزڈ ہارویل سی اے ڈی ای ٹی 1951 میں کام کر رہا تھا، اور آئی بی ایم نے 1959 میں اپنی تجارتی طور پر کامیاب ٹرانجسٹرائزڈ آئی بی ایم 7090 فراہم کی۔ 1960 کے آس پاس، کری نے ایک ایسا کمپیوٹر ڈیزائن کرنے کا فیصلہ کیا جو بڑے فرق سے دنیا کا تیز ترین کمپیوٹر ہو۔ جم تھورنٹن، اور ڈین روش اور تقریبا 30 دیگر انجینئروں کے ساتھ چار سال کے تجربے کے بعد، کری نے 1964 میں سی ڈی سی 6600 مکمل کیا۔ کری نے جرمینیئم سے سلکان ٹرانجسٹرز کی طرف رخ کیا، جسے فیئرچلڈ سیمی کنڈکٹر نے بنایا تھا، جو پلانر عمل کا استعمال کرتے تھے۔ ان میں میسا سلکان ٹرانجسٹرز کی خرابیاں نہیں تھیں۔ انہوں نے انہیں بہت تیزی سے چلایا، اور روشنی کی پابندی کی رفتار نے شدید گرمی کے مسائل کے ساتھ ایک بہت ہی کمپیکٹ ڈیزائن کو مجبور کیا، جسے ڈین روش کے ڈیزائن کردہ ریفریجریشن متعارف کروا کر حل کیا گیا۔ 6600 نے صنعت کے سابقہ ریکارڈ ہولڈر، آئی بی ایم 7030 اسٹریچ کو تین فیکٹر سے پیچھے چھوڑ دیا۔ تین میگا ایف ایل او پیز تک کی کارکردگی کے ساتھ، اسے ایک سپر کمپیوٹر کا نام دیا گیا اور سپر کمپیوٹنگ مارکیٹ کی وضاحت کی گئی جب دو سو کمپیوٹر 9 ملین ڈالر میں فروخت ہوئے۔ 6600 نے پردیی کمپیوٹنگ عناصر پر "فارمنگ آؤٹ" کام کرکے رفتار حاصل کی، جس سے سی پی یو (سنٹرل پروسیسنگ یونٹ) کو حقیقی ڈیٹا پر کارروائی کرنے کے لیے آزاد کیا گیا۔ مشین کے لیے مینیسوٹا فورٹرن مرتب مینیسوٹا یونیورسٹی میں لڈیارڈ اور منڈ اسٹاک نے تیار کیا تھا اور اس کے ساتھ 6600 معیاری ریاضیاتی کارروائیوں پر 500 کلو فلاپس کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ 1968 میں، کری نے سی ڈی سی 7600 مکمل کیا، جو ایک بار پھر دنیا کا تیز ترین کمپیوٹر ہے۔ 36 میگاہرٹز پر، 7600 کی گھڑی کی رفتار 6600 سے 3.6 گنا زیادہ تھی، لیکن دیگر تکنیکی اختراعات کی وجہ سے نمایاں طور پر تیز چل رہی تھی۔ انہوں نے 7600 کی دہائی میں سے صرف 50 فروخت کیے، بالکل ناکامی نہیں۔ کری نے اپنی کمپنی بنانے کے لیے 1972 میں سی ڈی سی چھوڑ دیا۔ ان کی روانگی کے دو سال بعد سی ڈی سی نے اسٹار-100 پہنچایا، جو 100 میگا فلاپس پر 7600 کی رفتار سے تین گنا زیادہ تھا۔ ٹیکساس انسٹرومینٹس اے ایس سی کے ساتھ، اسٹار-100 ویکٹر پروسیسنگ استعمال کرنے والی پہلی مشینوں میں سے ایک تھی-یہ خیال 1964 کے آس پاس اے پی ایل پروگرامنگ زبان سے متاثر ہوا تھا۔ 1956 میں، برطانیہ میں مانچسٹر یونیورسٹی کی ایک ٹیم نے ایم یو ایس ای کی ترقی کا آغاز کیا-ایک ایسا نام جو مائیکرو سیکنڈ انجن سے ماخوذ ہے-جس کا مقصد بالآخر ایک ایسا کمپیوٹر بنانا تھا جو فی ہدایت ایک مائیکرو سیکنڈ تک پہنچنے والی پروسیسنگ کی رفتار سے چل سکے، تقریبا دس لاکھ ہدایات فی سیکنڈ۔ میو (یونانی حرف کا نام) ایس آئی اور اکائیوں کے دیگر نظاموں میں ایک سابقہ ہے جو 10−6 (دس لاکھ واں حصہ) کے عنصر کو ظاہر کرتا ہے۔ 1958 کے آخر میں، فیرنٹی نے اس منصوبے پر مانچسٹر یونیورسٹی کے ساتھ تعاون کرنے پر اتفاق کیا، اور اس کے فورا بعد کمپیوٹر کا نام بدل کر اٹلس رکھ دیا گیا، جس کا مشترکہ منصوبہ ٹام کلبرن کے زیر انتظام تھا۔ پہلا اٹلس باضابطہ طور پر 7 دسمبر 1962 کو شروع کیا گیا تھا-کری سی ڈی سی 6600 سپر کمپیوٹر متعارف ہونے سے تقریبا تین سال پہلے-دنیا کے پہلے سپر کمپیوٹرز میں سے ایک کے طور پر۔ اس کے کمیشن کے وقت اسے دنیا کا سب سے طاقتور کمپیوٹر سمجھا جاتا تھا، جو چار آئی بی ایم 7094 کے برابر تھا۔ یہ کہا جاتا تھا کہ جب بھی اٹلس آف لائن ہوا تو برطانیہ کی نصف کمپیوٹر کی صلاحیت ختم ہو گئی۔ اٹلس نے اپنی بنیادی بنیادی میموری کے 16,384 الفاظ کو ثانوی ڈرم میموری کے اضافی 96K الفاظ کے ساتھ جوڑ کر اپنی ورکنگ میموری کو بڑھانے کے طریقے کے طور پر ورچوئل میموری اور پیجنگ کا آغاز کیا۔ اٹلس نے اٹلس سپروائزر کا بھی آغاز کیا، جسے "بہت سے لوگ پہلا قابل شناخت جدید آپریٹنگ سسٹم سمجھتے ہیں"۔ کری کا دور: 1970 اور 1980 کی دہائی کے وسط میں سی ڈی سی چھوڑنے کے چار سال بعد، کری نے 1976 میں 80 میگاہرٹز کری-1 پہنچایا، اور یہ تاریخ کا سب سے کامیاب سپر کمپیوٹر بن گیا۔ کری-1، جس میں فی چپ دو گیٹس کے ساتھ انٹیگریٹڈ سرکٹس استعمال کیے جاتے تھے، ایک ویکٹر پروسیسر تھا۔ اس نے متعدد اختراعات متعارف کروائیں، جیسے چیننگ، جس میں اسکیلر اور ویکٹر رجسٹر عبوری نتائج پیدا کرتے ہیں جنہیں اضافی میموری حوالہ جات کے بغیر فوری طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے کمپیوٹیشنل رفتار کم ہو جائے گی۔ کری ایکس-ایم پی (جسے اسٹیو چن نے ڈیزائن کیا تھا) 1982 میں 105 میگاہرٹز مشترکہ میموری متوازی ویکٹر پروسیسر کے طور پر جاری کیا گیا تھا جس میں بہتر چیننگ سپورٹ اور متعدد میموری پائپ لائنز تھیں۔ ایکس-ایم پی پر تینوں فلوٹنگ پوائنٹ پائپ لائنز بیک وقت کام کر سکتی ہیں۔ 1983 تک کری اور کنٹرول ڈیٹا سپر کمپیوٹر لیڈر تھے۔ مجموعی کمپیوٹر مارکیٹ میں اپنی برتری کے باوجود، آئی بی ایم ایک منافع بخش حریف تیار کرنے میں ناکام رہا۔ کری-2، جو 1985 میں جاری کیا گیا تھا، ایک چار پروسیسر مائع ٹھنڈا کمپیوٹر تھا جو مکمل طور پر فلورینرٹ کے ٹینک میں ڈوبا ہوا تھا، جو چلتے چلتے ابھرا۔ یہ 1.9 گیگا فلاپس تک پہنچ گیا اور دنیا کا تیز ترین سپر کمپیوٹر تھا، اور گیگا فلاپ رکاوٹ کو توڑنے والا پہلا تھا۔ کری-2 بالکل نیا ڈیزائن تھا۔ اس میں چیننگ کا استعمال نہیں کیا جاتا تھا اور اس میں میموری کی تاخیر زیادہ ہوتی تھی، لیکن اس میں زیادہ پائپ لائننگ کا استعمال کیا جاتا تھا اور یہ ان مسائل کے لیے مثالی تھا جن کے لیے بڑی مقدار میں میموری کی ضرورت ہوتی تھی۔ سپر کمپیوٹر تیار کرنے میں سافٹ ویئر کی لاگت کو کم نہیں سمجھنا چاہیے، جیسا کہ اس حقیقت سے ظاہر ہوتا ہے کہ 1980 کی دہائی میں کری میں سافٹ ویئر کی ترقی کی لاگت ہارڈ ویئر پر خرچ ہونے والی لاگت کے برابر تھی۔ یہ رجحان جزوی طور پر ان ہاؤس، کری آپریٹنگ سسٹم سے یونکس پر مبنی یو این آئی سی او ایس میں منتقل ہونے کا ذمہ دار تھا۔ کری وائی-ایم پی، جسے اسٹیو چن نے بھی ڈیزائن کیا تھا، 1988 میں ایکس-ایم پی کی بہتری کے طور پر جاری کیا گیا تھا اور اس میں فی پروسیسر 333 میگا فلاپس کی چوٹی کارکردگی کے ساتھ 167 میگاہرٹز پر آٹھ ویکٹر پروسیسرز ہو سکتے تھے۔ 1980 کی دہائی کے آخر میں، کری-3 میں گیلیم آرسینائڈ سیمی کنڈکٹر کے استعمال پر کری کا تجربہ کامیاب نہیں ہوا۔ سیمور کری نے 1990 کی دہائی کے اوائل میں بڑے پیمانے پر متوازی کمپیوٹر پر کام کرنا شروع کیا، لیکن 1996 میں ایک کار حادثے میں اس کے مکمل ہونے سے پہلے ہی ان کا انتقال ہو گیا۔ تاہم، کری ریسرچ نے ایسے کمپیوٹر تیار کیے۔ بڑے پیمانے پر پروسیسنگ: 1990 کی دہائی کری-2 جس نے 1980 کی دہائی کے وسط سے آخر تک سپر کمپیوٹنگ کی سرحدیں طے کیں، میں صرف 8 پروسیسر تھے۔ 1990 کی دہائی میں، ہزاروں پروسیسرز والے سپر کمپیوٹرز نمودار ہونے لگے۔ 1980 کی دہائی کے آخر میں ایک اور پیش رفت جاپانی سپر کمپیوٹرز کی آمد تھی، جن میں سے کچھ کری-1 کے بعد بنائے گئے تھے۔ ایس ایکس-3/44 آر کا اعلان این ای سی کارپوریشن نے 1989 میں کیا تھا اور ایک سال بعد اس نے چار پروسیسر ماڈل کے ساتھ دنیا میں سب سے تیز رفتار ٹائٹل حاصل کیا۔ تاہم، فوجیتسو کے عددی ونڈ ٹنل سپر کمپیوٹر نے 1994 میں سرفہرست مقام حاصل کرنے کے لیے 166 ویکٹر پروسیسرز کا استعمال کیا۔ اس کی رفتار فی پروسیسر 1.7 گیگا فلاپس تھی۔ ہٹاچی ایس آر 2201 نے تیز تر تین جہتی کراس بار نیٹ ورک کے ذریعے منسلک 2,048 پروسیسرز کا استعمال کرتے ہوئے 1996 میں 600 گیگا فلاپس کی چوٹی کی کارکردگی حاصل کی۔ اسی ٹائم فریم میں انٹیل پیراگون میں مختلف ترتیبات میں 1,000 سے 4,000 انٹیل آئی 860 پروسیسرز ہو سکتے تھے، اور اسے 1993 میں دنیا میں سب سے تیز درجہ دیا گیا تھا۔ پیراگون ایک ایم آئی ایم ڈی مشین تھی جو تیز رفتار دو جہتی میش کے ذریعے پروسیسرز کو جوڑتی تھی، جس سے عمل کو علیحدہ نوڈس پر انجام دینے کی اجازت ملتی تھی۔ میسج پاسنگ انٹرفیس کے ذریعے بات چیت۔ 1995 تک، کری بڑے پیمانے پر متوازی نظام بھی بھیج رہا تھا، جیسے۔ کری T3E 2,000 سے زیادہ پروسیسرز کے ساتھ، تین جہتی ٹورس انٹر کنیکٹ کا استعمال کرتے ہوئے۔ پیراگون فن تعمیر جلد ہی ریاستہائے متحدہ میں انٹیل اے ایس سی آئی ریڈ سپر کمپیوٹر کا باعث بنا، جس نے ایڈوانسڈ سیمولیشن اینڈ کمپیوٹنگ انیشی ایٹو کے حصے کے طور پر 20 ویں صدی کے آخر تک ٹاپ سپر کمپیوٹنگ کا مقام حاصل کیا۔ یہ ایک میش پر مبنی ایم آئی ایم ڈی بڑے پیمانے پر متوازی نظام بھی تھا جس میں 9,000 سے زیادہ کمپیوٹ نوڈس اور 12 ٹیرابائٹس سے زیادہ ڈسک اسٹوریج تھی، لیکن اس میں آف دی شیلف پینٹیم پرو پروسیسرز استعمال کیے گئے جو روزمرہ کے ذاتی کمپیوٹرز میں پائے جا سکتے تھے۔ اے ایس سی آئی ریڈ 1996 میں ایم پی-لن پیک بینچ مارک پر 1 ٹیرا فلاپ رکاوٹ کو توڑنے والا پہلا نظام تھا ؛ بالآخر 2 ٹیرا فلاپس تک پہنچ گیا۔ 21 ویں صدی میں پیٹا اسکیل کمپیوٹنگ میں 21 ویں صدی کی پہلی دہائی میں نمایاں پیش رفت ہوئی۔ سپر کمپیوٹرز کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا رہا، لیکن ڈرامائی طور پر نہیں۔ کری سی 90 نے 1991 میں 500 کلو واٹ بجلی استعمال کی، جبکہ 2003 تک اے ایس سی آئی کیو نے 2,000 گنا تیز ہوتے ہوئے 3,000 کلو واٹ کا استعمال کیا، جس سے فی واٹ کارکردگی میں 300 گنا اضافہ ہوا۔ 2004 میں، جاپان ایجنسی برائے میرین-ارتھ سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (جے اے ایم ایس ٹی ای سی) میں این ای سی کے ذریعہ بنایا گیا ارتھ سمیلیٹر سپر کمپیوٹر 640 نوڈس کا استعمال کرتے ہوئے 35.9 ٹیرا فلاپس تک پہنچ گیا، ہر ایک میں آٹھ ملکیتی ویکٹر پروسیسرز تھے۔ آئی بی ایم بلیو جین سپر کمپیوٹر فن تعمیر نے 21 ویں صدی کے ابتدائی حصے میں وسیع پیمانے پر استعمال پایا، اور ٹاپ 500 کی فہرست میں شامل 27 کمپیوٹرز نے اس فن تعمیر کا استعمال کیا۔ بلیو جین کا نقطہ نظر اس لحاظ سے کچھ مختلف ہے کہ یہ کم بجلی کی کھپت کے لیے پروسیسر کی رفتار کا تبادلہ کرتا ہے تاکہ ہوا کے ٹھنڈے درجہ حرارت پر بڑی تعداد میں پروسیسرز کا استعمال کیا جا سکے۔ یہ 2048 پروسیسرز "فی ریک" کے ساتھ 60,000 سے زیادہ پروسیسرز کا استعمال کر سکتا ہے، اور انہیں تین جہتی ٹورس انٹر کنیکٹ کے ذریعے جوڑتا ہے۔ چین میں پیش رفت تیزی سے ہوئی ہے، اس میں چین نے جون 2003 میں ٹاپ 500 کی فہرست میں 51 واں، پھر نومبر 2003 میں 14 واں، اور جون 2004 میں 10 واں اور پھر 2005 کے دوران 5 واں مقام حاصل کیا، اس سے پہلے کہ 2010 میں 2.5 پیٹا فلاپ تیانھے-1 سپر کمپیوٹر کے ساتھ سرفہرست مقام حاصل کیا۔ جولائی 2011 میں، 8.1 پیٹا فلاپ جاپانی کے کمپیوٹر دنیا کا سب سے تیز ترین کمپیوٹر بن گیا، جس میں 60,000 سے زیادہ SPARC64 VIIIfx پروسیسرز کا استعمال کیا گیا جو 600 سے زیادہ کابینہ میں رکھے گئے تھے۔ یہ حقیقت کہ کے کمپیوٹر ارتھ سمیلیٹر سے 60 گنا زیادہ تیز ہے، اور یہ کہ ارتھ سمیلیٹر سرفہرست مقام حاصل کرنے کے سات سال بعد دنیا میں 68 ویں نظام کے طور پر درجہ بندی کرتا ہے، اعلی کارکردگی میں تیزی سے اضافے اور دنیا بھر میں سپر کمپیوٹنگ ٹیکنالوجی کی وسیع تر ترقی دونوں کو ظاہر کرتا ہے۔ 2014 تک ارتھ سمیلیٹر اس فہرست سے باہر ہو گیا تھا اور 2018 تک کے کمپیوٹر ٹاپ 10 میں سے باہر ہو گیا تھا۔ 2018 تک، سمٹ 200 پیٹا فلاپس کے ساتھ دنیا کا سب سے طاقتور سپر کمپیوٹر بن گیا تھا۔ 2020 میں، جاپانیوں نے ایک بار پھر فوگاکو سپر کمپیوٹر کے ساتھ سرفہرست مقام حاصل کیا، جو 442 پی ایف ایل او پیز کی صلاحیت رکھتا ہے۔ تاریخی ٹاپ 500 ٹیبل یہ ان کمپیوٹرز کی فہرست ہے جو 1993 سے ٹاپ 500 کی فہرست میں سب سے اوپر نمودار ہوئے۔ "چوٹی کی رفتار" کو "آر میکس" کی درجہ بندی کے طور پر دیا گیا ہے۔ ایکسپورٹ کنٹرول کو کام اور اس کے بعد کے متبادل، وسینار انتظام، قانونی طور پر ریگولیٹڈ، یعنی لائسنسنگ اور منظوری اور ریکارڈ رکھنے کی ضرورت ہے ؛ یا کچھ ممالک میں اعلی کارکردگی والے کمپیوٹرز (ایچ پی سی) کی برآمد پر مکمل طور پر پابندی عائد کردی گئی ہے۔ اس طرح کے کنٹرول کا جواز پیش کرنا مشکل ہو گیا ہے، جس کی وجہ سے ان ضوابط کو ڈھیلا کر دیا گیا ہے۔ کچھ لوگوں نے استدلال کیا ہے کہ یہ قواعد و ضوابط کبھی جائز نہیں تھے۔ چین میں سپر کمپیوٹر فن تعمیر سپر کمپیوٹنگ یورپ میں سپر کمپیوٹنگ ہندوستان میں سپر کمپیوٹنگ جاپان میں سپر کمپیوٹنگ پاکستان میں بیرونی روابط سپر کمپیوٹرز (1960 کی دہائی 1980 کی دہائی) کمپیوٹر ہسٹری میوزیم سپر کمپیوٹرز سپر کمپیوٹنگ حوالہ جات