¿Qué puede hacer una súper computadora que una computadora normal no puede hacer?

La respuesta correcta es “terminar en tiempo suficiente”.

El único punto real de una supercomputadora es que es muy, muy rápido. En los primeros días, las supercomputadoras eran rápidas porque procesaban vectores: instrucción única, datos múltiples. El Cray 1 tenía sesenta y cuatro registros vectoriales de 64 bits. Con compiladores que podrían optimizar el procesamiento de vectores, las supercomputadoras podrían hacer en minutos lo que podría llevar semanas de computadoras convencionales.

A medida que los microprocesadores evolucionaron, agregaron su propio tipo de instrucciones vectoriales y otros medios para obtener un rendimiento rápido. La Nintendo 64 llegó 21 años más tarde que la Cray 2, con más rendimiento en gráficos 3D que una Cray podría lograr. En poco tiempo, no tenía mucho sentido construir arquitecturas de CPU de supercomputadora personalizadas que compitieran con los microprocesadores básicos. Pero el objetivo de una supercomputadora no es algo específico, como el procesamiento de vectores, se trata de estar loco rápidamente. Por lo tanto, la supercomputadora moderna está construida a partir de una gran matriz de microprocesadores básicos y, más recientemente, GPU. El Cray Titan, por ejemplo, está construido a partir de 18,688 CPU AMD Operton emparejadas con un número igual de GPU nVidia Tesla para funcionar en un pico teórico de 27 petaFLOPS (la arquitectura Opteron de AMD, basada en enlaces HyperTransport, facilitó la construcción de diferentes arquitecturas de conexión en tales máquinas).

Ahora, si tiene 18,688 computadoras de escritorio en su casa, pensaría que podría competir, pero no podría. El gran truco en la construcción de computadoras masivamente paralelas como estas es cómo aprovechar realmente tantos procesadores como sea posible. Si no tiene cuidado, el tiempo que pasa comunicándose entre CPU y CPU o CPU y GPU puede terminar tomando más tiempo del sistema que los problemas reales que está tratando de resolver. Por lo tanto, los detalles de la estructura de conexión y cómo el software ayuda a paralelizar una aplicación aportan tanto a la mesa como todos esos procesadores.

Entonces, volviendo a mi afirmación original: terminar a tiempo. Las supercomputadoras se usan, con bastante frecuencia, en trabajos realmente complejos que son sensibles al tiempo. El pronóstico del tiempo, por ejemplo, se basa en unos pocos modelos climáticos diferentes que se ejecutan más rápido que en tiempo real para entregar una predicción mientras que todavía hará algo bueno. Siempre hay mejores modelos que no se ejecutan en tiempo real, que siempre se ejecutan después del hecho en el caso de que la mayoría de los modelos de trabajo fallen en una predicción crítica. Simulación de plegamiento de proteínas, modelado y, eventualmente, predicción de terremotos, modelado de cerebros, renderizado para una película (probablemente más probable en una “granja de servidores” más grande en la actualidad), etc. Es extremadamente complejo de ejecutar, y todo con plazos prácticos.

Creo que el padre de la supercomputación, Seymour Cray, tuvo la mejor respuesta a esa pregunta:

Cuando le dijeron que Apple Computer acababa de comprar un Cray para ayudar a diseñar el próximo Apple Macintosh, Cray comentó que acababa de comprar un Macintosh para diseñar el próximo Cray.
Un dilema de pollo y huevo de alta tecnología

“Nada” es la respuesta correcta. De acuerdo con la Tesis de Turing de la Iglesia, no hay diferencia en la capacidad informática entre una supercomputadora y una computadora común, dado el tiempo y la memoria suficientes. Una súper computadora solo es súper relativa a las computadoras producidas en masa en ese momento. Por ejemplo, una supercomputadora Cray 1 de 1984 podría funcionar a 0.8 GFLOPS, mientras que un solo núcleo en el último procesador Intel puede alcanzar 25 GFLOPS.

Las supercomputadoras son súper rápidas, por lo que son buenas si necesita un resultado rápidamente, especialmente si ese resultado requiere mucha computación.

Mientras nos dirigimos a la próxima temporada de tormentas, la National Science Foundation ha solicitado tiempo en la máquina Stampede. Tendrán aviones volando hacia la tormenta, realizando mediciones y utilizando la supercomputadora para predecir el camino de la tormenta. Eso es obviamente muy crítico con el tiempo. Aquí hay una historia de hace unos años: con el huracán Ike, los investigadores desarrollan pronósticos de próxima generación para salvaguardar las comunidades costeras

Este es mi uso favorito de la supercomputación: la máquina Lonestar se usó como parte de un ciclo de medición / tratamiento para la radiación del cáncer. Ese es realmente un caso en el que necesita muchos cálculos en este momento. Supercomputadoras: entrar en cirugía invasiva

El poder de procesamiento de un iPhone 6 lo habría calificado como una supercomputadora en algún momento de la historia de la informática.

(Eso es probablemente una exageración, pero no tanto de uno …)

Ciertamente, mi Mac Pro con 8 núcleos de CPU de 3 GHz (y CPU de 16 ish), 32 GB de RAM principal, dos GPU con 6 GB de RAM de video superan la potencia de lo que alguna vez fue una supercomputadora.

La barra sigue subiendo …

Desde un punto de vista teórico, probablemente nada (son lo mismo). Probablemente todavía no puedan calcular el problema de detención, por ejemplo.

En términos de teoría de la complejidad, probablemente no apostaría nada, solo tienen factores constantes más pequeños para los tiempos de ejecución (complejidad del tiempo).

Mira esta publicación:
Enumero solo 9 entre los muchos usos de una Supercomputadora.

9 usos súper geniales para supercomputadoras

Nada, pero la supercomputadora puede hacer todo lo que el compilador normal hace mucho, mucho, mucho más rápido. Como un millón de veces más rápido más más.

Pueden ir más rápido, lo que significa que podrán calcular respuestas a problemas computacionalmente intensivos que de otro modo no podrían resolverse en su vida.

Algunos problemas que no puedes poner a los humanos para calcular. Costaría demasiada comida.