أنواع أنظمة الحوسبة العالية الأداء

تشمل الحوسبة عالية الأداء (HPC) حلولاً قادرة على معالجة البيانات وتنفيذ العمليات الحسابية بمعدل يتجاوز بكثير أجهزة الكمبيوتر الأخرى وفي مقالنا سنتعرف على أنواع أنظمة الحوسبة العالية الأداء وما طريقة عملها وفوائدها وتحديتها واستخداماتها .

الأنواع الرئيسية لأنظمة الحوسبة العالية الأداء

ما يمنح حلول الحوسبة العالية الأداء ميزة القوة والسرعة على أجهزة الكمبيوتر القياسية هو تصميمات الأجهزة والأنظمة الخاصة بها. هناك ثلاثة أنواع لأنظمة الحوسبة العالية الأداء مستخدمة: الحوسبة المتوازية ، والحوسبة العنقودية ، والحوسبة الشبكية والموزعة.

  • المتوازية : تتضمن أنواع أنظمة الحوسبة العالية الأداء للحوسبة المتوازية مئات المعالجات ، حيث يقوم كل معالج بتشغيل حمولات حسابية في وقت واحد.
  • الحوسبة العنقودية : الحوسبة العنقودية هي نوع من أنظمة الحوسبة العالية الأداء المتوازية التي تتكون من مجموعة من أجهزة الكمبيوتر التي تعمل معاً كمورد متكامل وهو يتضمن قدرات الجدولة والحساب والتخزين.
  • الحوسبة الشبكية والموزعة : تعمل أنظمة الحوسبة عالية الأداء على توصيل قوة المعالجة للعديد من أجهزة الكمبيوتر داخل الشبكة. يمكن أن تكون الشبكة عبارة عن شبكة في موقع واحد أو موزعة عبر منطقة واسعة في أماكن مختلفة ، وربط الشبكة والحساب والبيانات وموارد الأجهزة.

طريقة عمل أنظمة الحوسبة عالية الأداء

تؤدي أجهزة الكمبيوتر القياسية المهام على أساس كل معاملة على حدة ، مما يعني أن المعاملة أو المهمة لا تتم إلا بعد أن يكمل الكمبيوتر العملية السابقة. في المقابل ، تستخدم حوسبة أنظمة الحوسبة عالية الأداء جميع الموارد أو المعالجات المتاحة للقيام بمهام متعددة في وقت واحد. لذلك ، يعتمد الوقت المستغرق لإكمال المهمة على الموارد المتاحة والتصميم المستخدم. وإذا كانت هناك مهام أكثر من المعالجات ، فإن نظام الحوسبة عالية الأداء يشكل قائمة انتظار.

في معظم الأحيان ، تحدث الحوسبة عالية الأداء على أجهزة الكمبيوتر العملاقة. تساعد هذه الأنظمة القوية المنظمات في حل المشكلات التي قد تكون مستعصية على الحل. وتتطلب هذه المشكلات أو المهام معالجات يمكنها تنفيذ التعليمات بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر القياسية ، وفي بعض الأحيان تقوم بتشغيل العديد من المعالجات بالتوازي للحصول على إجابات في إطار زمني عملي.

أهمية أنظمة الحوسبة عالية الأداء

تكمن أهمية أنظمة الحوسبة عالية الأداء على وجه التحديد لهذه الأسباب:

  • إنه تمهد الطريق لابتكارات جديدة في العلوم والتكنولوجيا والأعمال والأوساط الأكاديمية.
  • يحسن سرعات المعالجة ، والتي يمكن أن تكون حاسمة لأنواع كثيرة من عمليات الحوسبة والتطبيقات وأعباء العمل .
  • فهي تساعد في إرساء الأساس لبنية أساسية موثوقة وسريعة لتكنولوجيا المعلومات يمكنها تخزين ومعالجة وتحليل كميات هائلة من البيانات لتطبيقات مختلفة.

فوائد أنظمة الحوسبة عالية الأداء

تساعد انظمة الحوسبة عالية الأداء في التغلب على العديد من الحواجز الحسابية التي تواجهها عادةً أجهزة الكمبيوتر والمعالجات التقليدية. فوائد انظمة الحوسبة عالية الأداء كثيرة وتشمل ما يلي.

  • سرعات عالية : يمكنها إجراء كميات هائلة من العمليات الحسابية بسرعة كبيرة. وبالمقارنة ، فإن المعالجات العادية وأنظمة الحوسبة قد تستغرق وقتًا أطول – أياماً أو أسابيع أو حتى شهورًا – لإجراء نفس الحسابات.
  • أقل تكلفة : يمكنه المعالجة بشكل أسرع ، يمكن أن تعمل التطبيقات بشكل أسرع وتنتج إجابات بسرعة ، مما يوفر الوقت أو المال. علاوة على ذلك ، تتوفر العديد من هذه الأنظمة في أوضاع “الدفع حسب الاستخدام” ويمكن توسيع نطاقها أو خفضها حسب الحاجة ، مما يؤدي إلى زيادة تحسين فعاليتها من حيث التكلفة.
  • انخفاض الحاجة للاختبارات البدنية : تتطلب العديد من التطبيقات الحديثة الكثير من الاختبارات المادية قبل طرحها للاستخدام العام أو التجاري. المركبات ذاتية القيادة هي أحد الأمثلة. يمكن لباحثي التطبيقات والمطورين والمختبرين إنشاء عمليات محاكاة قوية أنظمة الحوسبة عالية الأداء ، وبالتالي تقليل أو حتى التخلص من الحاجة إلى اختبارات جسدية باهظة الثمن أو متكررة.

اقرأ ايضاً: ما هو إنترنت الأشياء

استخدامات الحوسبة عالية الأداء

فيما يلي بعض الصناعات التي تستخدم الحوسبة عالية الأداء وأنواع أحمال العمل التي يساعدها الحوسبة عالية الأداء :

  • الفضاء الجوي: إنشاء عمليات محاكاة معقدة ، مثل تدفق الهواء فوق أجنحة الطائرات.
  • التصنيع: تنفيذ عمليات المحاكاة ، مثل تلك الخاصة بالقيادة الذاتية ، لدعم تصميم وتص.نيع واختبار المنتجات الجديدة ، مما ينتج عنه سيارات أكثر أماناً ، وأجزاء أخف ، وعمليات وابتكارات أكثر كفاءة.
  • الوسائط والترفيه: إنشاء الرسوم المتحركة وتقديم المؤثرات الخاصة للأفلام وتحويل ترميز ملفات الوسائط الضخمة وإنشاء ترفيه غامر.
  • النفط والغاز: إجراء التحليلات المكانية واختبار نماذج المكامن للتنبؤ بمكان وجود موارد النفط والغاز ، وإجراء عمليات المحاكاة مثل تدفق السوائل والمعالجة الزلزالية.
  • البيع بالتجزئة: تحليل كميات هائلة من بيانات العملاء لتقديم توصيات أكثر استهدافاً للمنتج وخدمة عملاء أفضل.
  • كشف الاحتيال : لاكتشاف الاحتيال بدقة في صناعة الخدمات المالية ، تحتاج الخوارزمية إلى تحليل ملايين المعاملات عند حدوثها بالإضافة إلى المعلومات حول تلك المعاملات لتوفير السياق. الحوسبة عالية الأداء قادرة على القيام بهذا العمل تلقائياً ، مما قد يوفر ملايين الشركات.
  • إدارة السجلات الطبية :نظرًا لأن السجلات الصحية الإلكترونية أصبحت أكثر انتشارًا في المجال الطبي أصبح بإمكان الأطباء والممرضات الوصول إلى كمية غير مسبوقة من بيانات المرضى التي يمكن أن تمكنهم نظرياً من إجراء تشخيصات وخطط علاج أفضل. 
  • التنبؤ بالطقس :الحوسبة عالية الأداء قادرة على التعامل مع المعادلات التفاضلية الجزئية المعقدة المستخدمة للتعبير عن فيزياء الطقس ، إلى جانب الكمية الهائلة من بيانات الطقس التي يتم جمعها بواسطة الأقمار الصناعية.

تحديات أنظمة الحوسبة عالية الأداء

تكتسب المؤسسات التي لديها انظمة الحوسبة عالية الأداء داخل الشركة قدراً كبيراً من التحكم في عملياتها ، ولكن يجب عليها مواجهة العديد من التحديات ، بما في ذلك:

  • إعداد رأس المال. يتضمن إعداد البيئة لأنظمة الحوسبة عالية الأداء استثمارات كبيرة لا تستطيع الشركات الصغيرة عادةً تحملها.
  • التكاليف الجارية. يمكن أن تكون الإدارة المستمرة والتكاليف التشغيلية الأخرى عائقاً كبيراً.
  • تقادم البنية التحتية المحلية. مع تقدم عمر المعدات المحلية ، يمكن أن يقلل من أداء أنظمة الحوسبة عالية الأداء.
  • الحاجة إلى ترقيات متكررة. يجب ترقية أنظمة الحوسبة عالية الأداء باستمرار للحفاظ على مستويات أدائها. قد يؤثر تأجيل هذه الترقيات على الكفاءة ويطيل فترات المعالجة.

مستقبل أنظمة الحوسبة عالية الأداء

في المستقبل القريب ، توقع رؤية البيانات الضخمة وتقارب أنظمة الحوسبة عالية الأداء ، مع نفس المجموعة الكبيرة من أجهزة الكمبيوتر المستخدمة لتحليل البيانات الضخمة وتشغيل عمليات المحاكاة وأعباء عمل أنظمة الحوسبة عالية الأداء الأخرى. مع تقارب هذين الاتجاهين ، ستكون النتيجة المزيد من قوة الحوسبة وقدرة كل منهما ، مما يؤدي إلى المزيد من الأبحاث والابتكارات الرائدة.

اقرأ ايضاً: أنواع أنظمة تشغيل الشبكات

المصادر

قد يعجبك ايضًا