ICO wiki - User contributions [en]

I027 iseseisvad tööd

2017-05-25T20:56:13Z

Sveelaid: /* Probleemilahendus */

Käesolev artikkel on loodud aine "[[Sissejuhatus infotehnoloogiasse ja riistvarasse]] (ainekoodiga I027)" iseseisvate tööde haldamiseks.
Aines on vaja teha 3 praktilist tööd ja seminaritöö, mis on kõik kirjeldatud "Praktikumid" pealkirja all viidatud dokumendis.

Palun siia dokumenti panna kirja valitud praktikumi nimetus. Ülikooli kasutajaga saavad tudengid ka vikit muuta. Muudatused salvestuvad ka ajaloos.

See üllas eesmärk on, et võimalikult erinevaid praktikumid ja probleemilahendus saaks valitud.
Siit dokumendist te näete, mida keegi parasjagu tegemas on.

=1.praktikum=
* '''Eesnimi Perenimi, grupp - valitud teema'''
* Igor Budnitski, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Mark Selezenev, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Egert Närep, DK11 - SSH vestlus
* Ingvar Lukas, 14 - Info riistvara kohta
* Jaan Veikesaar, 11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Rando Rommot, 13 - Linuxile teine töölaud
* Nele Naris, IA18 - Info riistvara kohta
* Katrin Lasberg, DK13 - Info riistvara kohta
* Andrek Laanemets, 11 - Info riistvara kohta
* Peeter Fridolin, 13 - SSH Windows + Linux
* Kristo Tero, IA18 - LAMP paigaldus
* Siim Kustassoo, IA18 - Info riistavara kohta
* Rain Adamson, 41 - APT'i analoog Windowsile
* Rein Remsu, IA17 - SSH Windows + Linux
* Piret Spitsõn, DK11 - Info riistvara kohta
* Tanel Vari, DK13 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Mihkel-Erik Mägi - Linuxile teine töölaud
* Jaan Koolmeister, DK 13 - Info riistvara kohta
* Sander Ratassepp, 13 - Linuxile teine töölaud
* Marilyn Võsu, DK11 - Info riistvara kohta
* Triin Palm, IA18 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Maie Palmeos, DK11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Dmitri Lukaš, DK11 - Info ristvara kohta
* Dmitri Tšurjumov, IA17 - Info riistvara kohta
* Leonid Grigorjevski, IA18 - Info riistvara kohta
* Merilyn Merisalu, 13 - Linuxi serveri paigaldus
* Iakov Kanyuchka, IA18 - Info riistvara kohta
* Madis Roosioks, D22 - Info riistvara kohta
* Rauno Lõhmus, 13 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Maile Mäesalu, DK14 - Info riistvara kohta
* Alan Alliksoo, DK11 - Info riistvara kohta
* Reilika Saks, IA17 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Andres Tambek, DK12 - Info riistvara kohta
* Hardi Tiitus, DK12 - Info riistvara kohta
* Jan Pentšuk, DK12 - Info riistvara kohta
* Pille Ulmas, DK13 - Info riistvara kohta
* Peeter Stamberg, DK 11 - Info riistvara kohta
* Karit Kilgi, DK 32 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Kreet Solnask, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Kristo Leesmann, 13 - LAMP paigaldus
* Kristjan Leotoots, DK12 - SSH Windows + Linux
* Erki Aas, 12 - LAMP paigaldus
* Liis Talimaa, DK12, Info riistvara kohta
* Irina Geidarova, IA18 Linuxi tööjaama paigaldus
* Ruudi Vinter, DK12 - Info riistvara kohta
* Anton Kuksov, 12 - LAMP paigaldus
* Eduard Kõre, AK11 - Info riistvara kohta
* Marie Udam, DK14 - Info riistvara kohta
* Erik Ehrbach, DK14 - LAMP paigaldus
* Jüri Ahhundov, DK11 - Info riistvara kohta
* Kristina Garmatjuk, DK11 - Info riistvara kohta
* Kaisa Lindström, 15 - Info riistvara kohta
* Marko Esna, AK11 - APT'i analoog Windowsile
* Jana Kindlam, DK12 – info riistvara kohta
* Ave-Liis Saluveer, DK13 - info riistvara kohta
* Kadi Koppelmann, DK14 - info riistvara kohta
* Anita Sepp, DK12 - Info riistvara kohta
* Madis Võrklaev, AK11 - Info riistvara kohta
* Rudolf Purge, AK11 - Info riistvara kohta
* Ilmar Ermus, IA17 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Leho Kivistik, 14 - Info riistvara kohta
* Hannes Mäeorg, 14 - Info riistvara kohta
* Alexander Teder, 12 - Info riistvara kohta
* Jüri Vinnal, IA18 - Info riistvara kohta
* Marko Linde(Mõznikov), DK12 - Info riistvara kohta
* Radne Kaal, IA18 - Info riistvara kohta
* Kaarel Pärtel, 14 - Lapikute serverite töökorrastamine: Riistvara, Arch ja SSH.
* Kuldar Teinmann, AK11 - LAMP paigaldus
* Pavel Fleišer, 14 - LAMP paigaldus
* Katrin Kello, 14 - Info riistvara kohta
* Madis Liik, IA18 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Andero Samelselg, 15 - LAMP paigaldus
* Konstantin Dmitrijev, IA18 - Linuxile teine töölaud
* Filip Fjodorov, AK11 - Info riistvara kohta
* Jevgeni Jurtsenko, DK13 - info riistvara kohta
* Ruti Kerro, IA17 - LAMP paigaldus
* Artur Kapranov, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Annika Kask, 11 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Anton Meženin, DK14 - Info riistvara kohta
* Martti-Heiki Must, IA17 - Info riistvara kohta
* Marten Tammeleht, 13 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Indro Kottise, 15 - Info riistvara kohta
* Karl-Hendrik Muuga, 15 - LAMP paigaldus
* Priit Rätsep, DK12 - Info riistvara kohta
* Merike Meizner, DK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Simo Jaanus, 13 - Info riistvara kohta
* Henri Annilo, DK13 - SSH Windows + Linux
* Laura Lenbaum, IA18 - Info riistvara kohta
* Donna Nurmbek, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Rando Kurel, 12 - Info riistvara kohta
* Joonas Rihma, DK11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Helen Oppar, DK12 - Info riistvara kohta
* Tanel Peep, AK11 - Linux serveri paigaldus
* Brit Valdek, DK14 - Info riistvara kohta
* Oliver Nurk, 11 - Info riistvara kohta
* Erik Kaup, 13 - Info riistvara kohta
* Rait Rand, 11 - Info riistvara kohtan
* Elizaveta Romanova, 11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Meelis Mikk, 11 - Info riistvara kohta
* Karoliina Vasli - LAMP paigaldus
* Aare Taveter - IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Simo Sirkas, 15 - Info riistvara kohta
* Mihkel Tääkre, 15 - Info riistvara kohta
* Annely Vattis AK11- Info riistvara kohta
* Valdo Taevere, 13 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Anni- Bessie Kitt, DK14 - Info riistvara kohta
* Reio Meiusi, 15 - Info riistvara kohta
* Marju Niinemaa IA17 - Info riistvara kohta
* Tarmo Luugus, 14 - Info riistvara kohta
* Martin Laadoga, 14 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Rasmus Tammets, AK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Sirli Mürk, AK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Rene Väli, DK13 - Info riistvara kohta
* Andrei Pugatšov, DK14 - Info riistvara kohta
* Markus Kildemaa, 15 - Linuxile teine töölaud
* Anna Levijeva, 12 - LAMP paigaldus
* Maarja-Liisa Pilvik, DK14 - Info riistvara kohta
* Henrik Prangel, 12 - Info riistvara kohta
* Vjatsheslav Aprelkov, DK11 - Info riistvara kohta
* Sergei Kaganski, DK14 - Info riistvara kohta
* Andrei Tomba, DK14 - info riistvara kohta
* Siim Oselein, ISa11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Lisette Noor, D23 - Info riistvara kohta
* Kirstin Saluveer, DK13 - APT'i analoog Windowsile
* Lauri Üksti, DK14 - info riistvara kohta
* Arnika Rästa, ISd14 - info riistvara kohta
* Alo Avi, ISd14 - LAMP paigaldus
* Gert Vesterberg, DK11 - LAMP paigaldus
* Anna Amelkina, AK11 - Info riistvara kohta
* Egert Loss, DK14, Linux serveri paigaldus
* Ahto Ahven, 15, Info riistvara kohta
* Villem Markus Loigom, 11, SSH vestlus
* Frank Karl Koppel, 11, SSH vestlus
* Juta Jaama, IA18 - Info riistvara kohta
* Kaarel Kaine, DK12 - Info riistvara kohta
* Kert Saarma, 12 - Info riistvara kohta
* Martin Kokk, 11 - Linuxi serveri paigaldus
* Artur Tammiste, 14 - Info riistvara kohta
* Paul Richard Lettens, 12 - Info riistvara kohta
* Liina Laumets, DK13 - Info riistvara kohta
* Martin Tammai, 11 - Info riistvara kohta
* Margus Põlma, 15, LAMP paigaldus
* Kersti Perandi, DK13 - Info riistvara kohta
* Tõnis Prants, 15, Linuxi tööjaama paigaldus
* Andres Kalavus, 12, APT-i analoog Windowsis
* Sven Veelaid, ISd14 - info riistvara kohta
* Helen Riisalu, 11 - Info riistvara kohta
* Aleksandr Petrušihin, DK14 - Info riistvara kohta
* Kädi-Kristlin Miggur, IA 17 - Info riistvara kohta
* Karl Erik Õunapuu, 15 - LAMP paigaldus
* Marite Rammo, 15 - Info riistvara kohta
* Georg Kahest, AK11 - Linux serveri paigaldus
* Jekaterina Losseva, DK12 - Info riistvara kohta
* Madis Niinelt, IA18 - Info riistvara kohta
* Madis Tammekänd, DK12 - Info riistvara kohta
* Brita Pentšuk, 13 - Info riistvara kohta
* Dmitri Kiriljuk, AK11 - Info riistvara kohta
* Joonas Ervald, DK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Priit Järv, 12 - Info riistvara kohta
* Henri Paves, AK11 - Info riistvara kohta
* Aleksandra Sepp, AK11 - Info riistvara kohta
* Sander Pihelgas, AK11 - Info riistvara kohta
* Andreas Porman, DK13 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Andres Leppik, DK13 - Info riistvara kohta
* Kristina Rästas, 13 - Linux serveri paigaldus
* Jooni Soots, IA17 - Info riistvara kohta
* Meelis Osi, AK11 - Info riistvara kohta
* Liis Talsi, DK14 - Info riistvara kohta
* Edgar Tereping, 14 - Info riistvara kohta
* Karen Grigorjan, DK12 - LAMP Paigaldus
* Marek Skorohhodov, AK11 - Info riistvara kohta + Linux serveri paigaldus
* Karmen Lillemets, 14 - Info riistvara kohta
* Teele Puusepp IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus

=2.praktikum=
* '''Eesnimi Perenimi, grupp - valitud teema'''
* Mark Selezenev, IA17 - Linuxile Teine Töölaud
* Egert Närep, DK11 - SSH Windows+Linux
* Jaan Veikesaar, 11 - Linuxile teine töölaud
* Rando Rommot, 13 - LAMP Paigaldus
* Katrin Lasberg, DK13 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Andrek Laanemets, 11 - Linuxile teine töölaud
* Kristo Tero, IA18 - APT'i analoog Windowsile
* Siim Kustassoo, IA18 - Teine GUI Windowsile
* Rain Adamson, 41 - LibreOffice'i hulgipaigaldus
* Rein Remsu, IA17 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Mihkel-Erik Mägi, 13 - Teine GUI Windowsile.
* Nele Naris, IA18 - LAMP paigaldus
* Piret Spitsõn, DK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Dmitri Tšurjumov, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Tanel Vari, DK 13 - Info riistvara kohta
* Jaan Koolmeister, DK 13 - Linuxile teine töölaud
* Marilyn Võsu, DK11 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Madis Roosioks, D22 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Triin Palm, IA18 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Maie Palmeos, DK11 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Dmitri Lukaš, DK11 - Windows Subsystem for Linux / APT'i analoog Windowsile
* Leonid Grigorjevski, IA18 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Alan Alliksoo, DK11 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Reilika Saks, IA17 - E-posti krüpto
* Andres Tambek, DK12 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Hardi Tiitus, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Jan Pentšuk, DK12 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Irina Geidarova, IA18 Info riistvara kohta
* Karit Kilgi, DK 32 - Linuxile teine töölaud
* Kreet Solnask, IA17 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Kristjan Leotoots, DK12 - APT'i analoog Windowsile
* Liis Talimaa, DK12, SSH Windows+Linux
* Eduard Kõre, AK12 - SSH Windows+Linux
* Erik Ehrbach, DK14 - SSH Windows+Linux
* Helen Oppar, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Jüri Ahhundov, DK11 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Kristina Garmatjuk, DK11 - LAMP paigaldus
* Jana Kindlam, DK12 – Linuxi tööjaama paigaldus
* Ave-Liis Saluveer, DK13 - LAMP paigaldus
* Marko Esna, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Alexander Teder, 12 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Marko Linde(Mõznikov), DK12 - LAMP paigaldus
* Madis Liik, IA18 - Teine GUI Windowsile
* Annika Kask, 11 - Info riistvara kohta
* Rando Kurel, 12- Linuxi tööjaama paigaldus
* Karl-Hendrik Muuga, 15 - LAMP paigaldus
* Ingvar Lukas, 14 - LAMP paigaldus
* Markus Kildemaa, 15 - Linuxi serveri paigaldus
* Brita Pentšuk, 13 - Linuxi serveri paigaldus
* Anton Kuksov, 12 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Kristo Leesmann, 13 - APT-i analoog Windowsile
* Sander Ratassepp, 13 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Peeter Fridolin, 13 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Joonas Rihma, DK11 - LAMP paigaldus
* Priit Rätsep, DK12 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Vjatšeslav Aprelkov, DK11 - Linuxile teine töölaud
* Sergei Kaganski, DK14 - Raspberry Pi
* Jevgeni Jurtsenko, DK13 - LAMP paigaldus
* Merike Meizner, DK11 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Andrei Pugatšov, DK14 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Joonas Ervald, DK11 - Raspberry Pi
* Kuldar Teinmann, AK11 - SSH Windows+Linux
* Lauri Üksti, DK14 - Mac+Windows kaksikkäivitus, uusim LTS, uus vaikimisi töölaua keskkond
* Pavel Fleišer, 14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Simo Jaanus, 13 - Linuxile Teine Töölaud
* Marten Tammeleht, 13 - Teine GUI Windowsile
* Anna Levijeva, 12 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Andero Samelselg, 15 - E-posti krüpto
* Laura Lenbaum IA18- E-posti krüpto
* Henri Paves, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Ruti Kerro, IA17 - APT analoog Windowsile
* Merilyn Merisalu, 13 - LAMP paigaldus
* Anton Meženin, DK14 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Marie Udam, DK14 - Linuxile teine töölaud
* Ilmar Ermus, IA17 - SSH Windows + Linux
* Madis Niinelt, IA18 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Maile Mäesalu, DK14 - Linuxile teine töölaud
* Andreas Porman, DK13 - LAMP paigaldus
* Pille Ulmas, DK13 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Henrik Prangel, 12 - Linuxile teine töölaud
* Konstantin Dmitrijev, IA18 - info riistvara kohta
* Anita Sepp, DK12 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Radne Kaal, IA18 - E-posti krüpto
* Sander Pihelgas, AK11 - LAMP paigaldus
* Andres Leppik, DK13 - Linuxile teine töölaud
* Lisette Noor, D23 - Teine GUI Windowsile
* Carlos Kirtsi, 12 - Linuxile teine töölaud
* Annely Vattis, AK11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Kristina Rästas, 13 - LAMP paigaldus
* Andres Kalavus, 12 - Info riistvara kohta
* Aleksandra Sepp, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Tanel Peep, AK11 - LAMP paigaldus
* Andrei Tomba, DK14 - Linuxile teine töölaud
* Elizaveta Romanova, 11 - Linuxile teine töölaud
* Igor Budnitski, IA17 - SSH Windows+Linux
* Brit Valdek, DK14 - Raspberry PI
* Martin Kokk, 11 - Linuxile teine töölaud
* Meelis Mikk, 11 - Linuxile teine töölaud
* Artur Kapranov - LAMP Paigaldus
* Jooni Soots, IA17 - E-posti krüpto
* Mihkel Tääkre, 15 - LAMP Paigaldus
* Tõnis Prants, 15 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Georg Kahest, AK11 - E-posti krüpto
* Meelis Osi, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Kert Saarma, 12 - Linuxile teine töölaud
* Ruudi Vinter, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Alo Avi, 14 - E-posti krüpto
* Indro Kottise, 15 - Linuxile teine töölaud
* Anni-Bessie Kitt DK14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Liis Talsi DK14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Aleksandr Petrušihin - DK14 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Kaarel Kaine, DK12 - Linux serveri paigaldus, LAMP serveri paigaldus
* Kädi-Kristlin Miggur, IA 17 - Linuxile teine töölaud
* Ahto Ahven, 15 - Linuxile teine töölaud
* Hannes Mäeorg, 14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Edgar Tereping, 14 - E-posti krüpto
* Karen Grigorjan, DK12 - E-posti krüpto
* Henri Annilo, DK13 - E-posti krüpto
* Jekaterina Losseva, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Leho Kivistik, 14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Egert Loss, DK14, MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Rene Väli, DK13 - LAMP Paigaldus
* Katrin Kello 12- LAMP paigaldus
*Alvar Suun DK13- SSH Windows+Linux
* Siim Ošur, ISd13 - Katkematu kaughaldus (GUI+CLI) piiratud võrgus
* Teele Puusepp IA17 - E-posti krüpto
* Martin Laadoga, 14 - Info Riistvara Kohta
* Marite Rammo - E-posti krüpto
* Erki Aas, 12 - Windowsi ja Linuxi kaksikkäivitus
* Timo Otsing, 11 - Linuxile teine töölaud
* Arthur Luste - Itchev, 13 - Windowsi teine GUI.
* Simo Sirkas, 15 - LAMP paigaldus
* Sven Veelaid, ISd14 - Teine GUI Windowsile
* Karl Erik Õunapuu, ISd15 - E-posti krüpto

=Probleemilahendus=
* '''Eesnimi Perenimi, grupp - valitud teema'''
* Mark Selezenev, IA17 - EXT4 on Windows.
* Egert Närep, DK11 - VPN Linuxis
* Jaan Veikesaar, 11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Linuxis
* Laura Lenbaum, IA18 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt.
* Nele Naris, IA18 - ePub loomine Windowsis
* Madis Roosioks, D22 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Katrin Lasberg, DK13 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Andrek Laanemets, 11 - Kasutaja lukustamine Linuxis
* Kristo Tero, IA18 - Võrgust sõltumatu vabatarkvaraline kaughaldus
* Siim Kustassoo IA18 - ePub loomine Windowsis
* Rain Adamson, 41 - Ajastatud toimingute keelamine kasutajatele Linuxis.
* Rein Remsu, IA17 - Sügavkülmutus Linuxis
* Jooni Soots, IA17 - Kodukataloogi krüpteerimine
* Piret Spitsõn, DK11 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Kreet Solnask, IA17 - ePub loomine MacOS-is
* Tanel Vari, DK 13 - QR kood MacOS-s
* Jaan Koolmeister, DK 13 - Kiirusetest Linuxis
* Rando Rommot, 13 - Kasutaja lukustamine Linuxis.
* Marilyn Võsu, DK11 - Kustunud faili(de) taastamine
* Triin Palm, IA18 - Pilveketas sõltumata operatsioonisüsteemist
* Maie Palmeos, DK11 - Automaatne privaatne veebilehitseja Windowsis
* Dmitri Lukaš, DK11 - ePub loomine Windowsis / Programmide automaatkäivitus / Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Dmitri Tšurjumov. IA17 - Võrguprobleem sõltumata operatsioonisüsteemist.
* Leonid Grigorjevski, IA18 - Unustatud salasõna taastamine
* Alan Alliksoo, DK11 - Automaatne Windowsi uuendamine etteantud ajal
* Reilika Saks, IA17 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Andres Tambek, DK12 - Külalise kasutaja disainimine Linuxis.
* Jan Pentšuk, DK12 - Kustunud faili(de) taastamine
* Filip Fjodorov, AK11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis.
* Karit Kilgi, DK 32 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis.
* Eduard Kõre, AK12 - Võrguprobleem sõltumata operatsioonisüsteemist.
* Jüri Ahhundov, DK11 - Tekstirežiimis (CLI) käivitamine.
* Ave-Liis Saluveer, DK13 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Madis Võrklaev, AK11 - Kioskirežiim Linuxis
* Marko Esna, AK11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis.
* Alexander Teder, 12 Automaatne Windowsi uuendamine etteantud ajal.
* Merilyn Merisalu, 13 - Automaatne sisselogimine külalise kontoga
* Ruti Kerro, IA17 - Programmi sulgemine jõuga ja kokkujooksmise vältimine Linuxis
* Karl-Hendrik Muuga, 15 - Tekstirežiimis (CLI) käivitamine
* Markus Kildemaa, 15 - Külalise konto vaikimisi sisse logima
* Brita Pentšuk, 13 - Failisüsteemi haakimine - NTFS Linuxis
* Peeter Fridolin, 13 - Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Andrei Tomba, DK14 - Kiirusetest Linuxis
* Priit Rätsep, DK12 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Annika Kask, 11 - ePubi loomine Windowsis
* Ingvar Lukas, 14 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis.
* Joonas Ervald, DK11 - Protsessori ülekiirendamine
* Merike Meizner, DK11, Automaatne privaatne veebilehitsemine Linuxis
* Kuldar Teinmann, AK11 - Failijagamine FTP-ga Linuxis
* Madis Niinelt, IA18 - Kioskirežiim Linuxis
* Pavel Fleišer, 14 - Failijagamine FTP-ga Linuxis / Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Simo Jaanus, 13 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Marten Tammeleht, 13 - Külalise kasutaja disainimine Linuxis
* Hardi Tiitus, DK12 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Helen Oppar, DK12 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Henri Paves, AK11 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine
* Andrei Pugatšov, DK14 - Viirusetõrje Linuxis
* Anton Meženin, DK14 - Viirusetõrje Linuxis
* Kristo Leesmann, 13 - Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Kristina Garmatjuk, DK11 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis.
* Vjatsheslav Aprelkov,DK11 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine
* Anita Sepp, DK12 - Teine töölauakeskkond Linuxile
* Radne Kaal, IA18 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt.
* Andero Samelselg, 15 - Vabavaraline salasõnade haldur; ePub loomine Linuxis
* Pille Ulmas, DK13 - Kasutaja lukustamine Linuxis
* Henrik Prangel, 12 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Linuxis
* Lisette Noor, D23 - Kodukataloogi krüpteerimine
* Andreas Porman, DK13- Kiirustest Linuxis
* Anton Kuksov, 12 - Sügavkülmutus Linuxis
* Andres Kalavus, 12 - Automaatne privaatne veebilehitsemine Windowsis
* Sander Pihelgas, AK11 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine Linuxis
* Tanel Peep, AK11 - Ajastatud toimingute keelamine kasutajatele Linuxis ja skripti loomine CRONi
* Anna Levijeva, 12 - Sügavkülmutus Linuxis
* Elizaveta Romanova, 11 - Turvaline Skype’i analoog Linuxile
* Meelis Osi, AK11 - Grep käsk Windowsi keskkonnas
*Kristina Rästas, 13 - Adobe Reader Linuxile
* Brit Valdek, DK14 - Võrgust sõltumatu vabatarkvaraline kaughaldus
* Sergei Kaganski, DK14 -ePub loomine MacOS-is
* Joonas Rihma, DK11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Martin Kokk, 11 - Salasõna eemaldamine PDF faililt
* Maile Mäesalu, DK14 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine Linuxis
* Marko Linde(Mõznikov), DK12 - DWG-failide avamine Linuxis.
* Jevgeni Jurtsenko DK13, 59 - Võtmefailiga SSH sisselogimine
* Georg Kahest AK11, - Võtmefailiga SSH sisselogimine / NTP
* Konstantin Dmitrijev IA18 - DWG-failide avamine Linuxis
* Kert Saarma, 12 - VPN Linuxile
* Ruudi Vinter, DK12 - Teise töölauakeskonna eemaldamine Linuxis, Linuxi kioskirežiim
* Alo Avi, 14 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Indro Kottise, 15 - Automaatne Windowsi uuendamine etteantud ajal
* Kaarel Kaine, DK12 - Automaatne sisselogimine külalise kontoga, Linuxi kioskirežiim
* Kädi-Kristlin Miggur, IA 17 - EPUB loomine Windowsis
* Anni - Bessie Kitt, DK14 - Kasutaja lukustamine Linuxis
* Aleksandr Petrušihin, DK14 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Karen Grigorjan, DK12 - GRUBi taastamine
* Leho Kivistik, 14 - EPUB loomine Windowsis
* Egert Loss, DK14, Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Tõnis Prants, 15, Tekstirežiimis (CLI) käivitamine
* Mihkel Tääkre, 15, Programmi(de) automaatne käivitamine.
* Henri ANnilo, DK13, QR kood Windowsis
* Rene Väli, DK13 - Sügavkülmutus Windowsis
* Edgar Tereping, 14 - EPUB loomine Windowsis
* Liis Talsi, DK-14 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt.
* Erki Aas, 12 - Windowsi krüpteerimine, GRUB-i turvamine
* Carlos Kirtsi, 12 - Teise töölauakeskkonna eemaldamine
* Timo Otsing, 11 - Salasõna eemaldamine PDF faililt.
* Arthur Luste - Itchev, 13 - Open Source asendus Skype-le.
* Simo Sirkas, 15 - Programmi(de) automaatne käivitamine
* Martin Laadoga, 14 - Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Sven Veelaid, ISd14 - QR-kood Windowsis

[[Category:Sissejuhatus infotehnoloogiasse ja riistvarasse]]

I027 iseseisvad tööd

2017-05-25T20:10:25Z

Sveelaid: /* 2.praktikum */

Käesolev artikkel on loodud aine "[[Sissejuhatus infotehnoloogiasse ja riistvarasse]] (ainekoodiga I027)" iseseisvate tööde haldamiseks.
Aines on vaja teha 3 praktilist tööd ja seminaritöö, mis on kõik kirjeldatud "Praktikumid" pealkirja all viidatud dokumendis.

Palun siia dokumenti panna kirja valitud praktikumi nimetus. Ülikooli kasutajaga saavad tudengid ka vikit muuta. Muudatused salvestuvad ka ajaloos.

See üllas eesmärk on, et võimalikult erinevaid praktikumid ja probleemilahendus saaks valitud.
Siit dokumendist te näete, mida keegi parasjagu tegemas on.

=1.praktikum=
* '''Eesnimi Perenimi, grupp - valitud teema'''
* Igor Budnitski, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Mark Selezenev, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Egert Närep, DK11 - SSH vestlus
* Ingvar Lukas, 14 - Info riistvara kohta
* Jaan Veikesaar, 11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Rando Rommot, 13 - Linuxile teine töölaud
* Nele Naris, IA18 - Info riistvara kohta
* Katrin Lasberg, DK13 - Info riistvara kohta
* Andrek Laanemets, 11 - Info riistvara kohta
* Peeter Fridolin, 13 - SSH Windows + Linux
* Kristo Tero, IA18 - LAMP paigaldus
* Siim Kustassoo, IA18 - Info riistavara kohta
* Rain Adamson, 41 - APT'i analoog Windowsile
* Rein Remsu, IA17 - SSH Windows + Linux
* Piret Spitsõn, DK11 - Info riistvara kohta
* Tanel Vari, DK13 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Mihkel-Erik Mägi - Linuxile teine töölaud
* Jaan Koolmeister, DK 13 - Info riistvara kohta
* Sander Ratassepp, 13 - Linuxile teine töölaud
* Marilyn Võsu, DK11 - Info riistvara kohta
* Triin Palm, IA18 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Maie Palmeos, DK11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Dmitri Lukaš, DK11 - Info ristvara kohta
* Dmitri Tšurjumov, IA17 - Info riistvara kohta
* Leonid Grigorjevski, IA18 - Info riistvara kohta
* Merilyn Merisalu, 13 - Linuxi serveri paigaldus
* Iakov Kanyuchka, IA18 - Info riistvara kohta
* Madis Roosioks, D22 - Info riistvara kohta
* Rauno Lõhmus, 13 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Maile Mäesalu, DK14 - Info riistvara kohta
* Alan Alliksoo, DK11 - Info riistvara kohta
* Reilika Saks, IA17 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Andres Tambek, DK12 - Info riistvara kohta
* Hardi Tiitus, DK12 - Info riistvara kohta
* Jan Pentšuk, DK12 - Info riistvara kohta
* Pille Ulmas, DK13 - Info riistvara kohta
* Peeter Stamberg, DK 11 - Info riistvara kohta
* Karit Kilgi, DK 32 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Kreet Solnask, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Kristo Leesmann, 13 - LAMP paigaldus
* Kristjan Leotoots, DK12 - SSH Windows + Linux
* Erki Aas, 12 - LAMP paigaldus
* Liis Talimaa, DK12, Info riistvara kohta
* Irina Geidarova, IA18 Linuxi tööjaama paigaldus
* Ruudi Vinter, DK12 - Info riistvara kohta
* Anton Kuksov, 12 - LAMP paigaldus
* Eduard Kõre, AK11 - Info riistvara kohta
* Marie Udam, DK14 - Info riistvara kohta
* Erik Ehrbach, DK14 - LAMP paigaldus
* Jüri Ahhundov, DK11 - Info riistvara kohta
* Kristina Garmatjuk, DK11 - Info riistvara kohta
* Kaisa Lindström, 15 - Info riistvara kohta
* Marko Esna, AK11 - APT'i analoog Windowsile
* Jana Kindlam, DK12 – info riistvara kohta
* Ave-Liis Saluveer, DK13 - info riistvara kohta
* Kadi Koppelmann, DK14 - info riistvara kohta
* Anita Sepp, DK12 - Info riistvara kohta
* Madis Võrklaev, AK11 - Info riistvara kohta
* Rudolf Purge, AK11 - Info riistvara kohta
* Ilmar Ermus, IA17 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Leho Kivistik, 14 - Info riistvara kohta
* Hannes Mäeorg, 14 - Info riistvara kohta
* Alexander Teder, 12 - Info riistvara kohta
* Jüri Vinnal, IA18 - Info riistvara kohta
* Marko Linde(Mõznikov), DK12 - Info riistvara kohta
* Radne Kaal, IA18 - Info riistvara kohta
* Kaarel Pärtel, 14 - Lapikute serverite töökorrastamine: Riistvara, Arch ja SSH.
* Kuldar Teinmann, AK11 - LAMP paigaldus
* Pavel Fleišer, 14 - LAMP paigaldus
* Katrin Kello, 14 - Info riistvara kohta
* Madis Liik, IA18 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Andero Samelselg, 15 - LAMP paigaldus
* Konstantin Dmitrijev, IA18 - Linuxile teine töölaud
* Filip Fjodorov, AK11 - Info riistvara kohta
* Jevgeni Jurtsenko, DK13 - info riistvara kohta
* Ruti Kerro, IA17 - LAMP paigaldus
* Artur Kapranov, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Annika Kask, 11 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Anton Meženin, DK14 - Info riistvara kohta
* Martti-Heiki Must, IA17 - Info riistvara kohta
* Marten Tammeleht, 13 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Indro Kottise, 15 - Info riistvara kohta
* Karl-Hendrik Muuga, 15 - LAMP paigaldus
* Priit Rätsep, DK12 - Info riistvara kohta
* Merike Meizner, DK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Simo Jaanus, 13 - Info riistvara kohta
* Henri Annilo, DK13 - SSH Windows + Linux
* Laura Lenbaum, IA18 - Info riistvara kohta
* Donna Nurmbek, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Rando Kurel, 12 - Info riistvara kohta
* Joonas Rihma, DK11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Helen Oppar, DK12 - Info riistvara kohta
* Tanel Peep, AK11 - Linux serveri paigaldus
* Brit Valdek, DK14 - Info riistvara kohta
* Oliver Nurk, 11 - Info riistvara kohta
* Erik Kaup, 13 - Info riistvara kohta
* Rait Rand, 11 - Info riistvara kohtan
* Elizaveta Romanova, 11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Meelis Mikk, 11 - Info riistvara kohta
* Karoliina Vasli - LAMP paigaldus
* Aare Taveter - IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Simo Sirkas, 15 - Info riistvara kohta
* Mihkel Tääkre, 15 - Info riistvara kohta
* Annely Vattis AK11- Info riistvara kohta
* Valdo Taevere, 13 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Anni- Bessie Kitt, DK14 - Info riistvara kohta
* Reio Meiusi, 15 - Info riistvara kohta
* Marju Niinemaa IA17 - Info riistvara kohta
* Tarmo Luugus, 14 - Info riistvara kohta
* Martin Laadoga, 14 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Rasmus Tammets, AK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Sirli Mürk, AK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Rene Väli, DK13 - Info riistvara kohta
* Andrei Pugatšov, DK14 - Info riistvara kohta
* Markus Kildemaa, 15 - Linuxile teine töölaud
* Anna Levijeva, 12 - LAMP paigaldus
* Maarja-Liisa Pilvik, DK14 - Info riistvara kohta
* Henrik Prangel, 12 - Info riistvara kohta
* Vjatsheslav Aprelkov, DK11 - Info riistvara kohta
* Sergei Kaganski, DK14 - Info riistvara kohta
* Andrei Tomba, DK14 - info riistvara kohta
* Siim Oselein, ISa11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Lisette Noor, D23 - Info riistvara kohta
* Kirstin Saluveer, DK13 - APT'i analoog Windowsile
* Lauri Üksti, DK14 - info riistvara kohta
* Arnika Rästa, ISd14 - info riistvara kohta
* Alo Avi, ISd14 - LAMP paigaldus
* Gert Vesterberg, DK11 - LAMP paigaldus
* Anna Amelkina, AK11 - Info riistvara kohta
* Egert Loss, DK14, Linux serveri paigaldus
* Ahto Ahven, 15, Info riistvara kohta
* Villem Markus Loigom, 11, SSH vestlus
* Frank Karl Koppel, 11, SSH vestlus
* Juta Jaama, IA18 - Info riistvara kohta
* Kaarel Kaine, DK12 - Info riistvara kohta
* Kert Saarma, 12 - Info riistvara kohta
* Martin Kokk, 11 - Linuxi serveri paigaldus
* Artur Tammiste, 14 - Info riistvara kohta
* Paul Richard Lettens, 12 - Info riistvara kohta
* Liina Laumets, DK13 - Info riistvara kohta
* Martin Tammai, 11 - Info riistvara kohta
* Margus Põlma, 15, LAMP paigaldus
* Kersti Perandi, DK13 - Info riistvara kohta
* Tõnis Prants, 15, Linuxi tööjaama paigaldus
* Andres Kalavus, 12, APT-i analoog Windowsis
* Sven Veelaid, ISd14 - info riistvara kohta
* Helen Riisalu, 11 - Info riistvara kohta
* Aleksandr Petrušihin, DK14 - Info riistvara kohta
* Kädi-Kristlin Miggur, IA 17 - Info riistvara kohta
* Karl Erik Õunapuu, 15 - LAMP paigaldus
* Marite Rammo, 15 - Info riistvara kohta
* Georg Kahest, AK11 - Linux serveri paigaldus
* Jekaterina Losseva, DK12 - Info riistvara kohta
* Madis Niinelt, IA18 - Info riistvara kohta
* Madis Tammekänd, DK12 - Info riistvara kohta
* Brita Pentšuk, 13 - Info riistvara kohta
* Dmitri Kiriljuk, AK11 - Info riistvara kohta
* Joonas Ervald, DK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Priit Järv, 12 - Info riistvara kohta
* Henri Paves, AK11 - Info riistvara kohta
* Aleksandra Sepp, AK11 - Info riistvara kohta
* Sander Pihelgas, AK11 - Info riistvara kohta
* Andreas Porman, DK13 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Andres Leppik, DK13 - Info riistvara kohta
* Kristina Rästas, 13 - Linux serveri paigaldus
* Jooni Soots, IA17 - Info riistvara kohta
* Meelis Osi, AK11 - Info riistvara kohta
* Liis Talsi, DK14 - Info riistvara kohta
* Edgar Tereping, 14 - Info riistvara kohta
* Karen Grigorjan, DK12 - LAMP Paigaldus
* Marek Skorohhodov, AK11 - Info riistvara kohta + Linux serveri paigaldus
* Karmen Lillemets, 14 - Info riistvara kohta
* Teele Puusepp IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus

=2.praktikum=
* '''Eesnimi Perenimi, grupp - valitud teema'''
* Mark Selezenev, IA17 - Linuxile Teine Töölaud
* Egert Närep, DK11 - SSH Windows+Linux
* Jaan Veikesaar, 11 - Linuxile teine töölaud
* Rando Rommot, 13 - LAMP Paigaldus
* Katrin Lasberg, DK13 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Andrek Laanemets, 11 - Linuxile teine töölaud
* Kristo Tero, IA18 - APT'i analoog Windowsile
* Siim Kustassoo, IA18 - Teine GUI Windowsile
* Rain Adamson, 41 - LibreOffice'i hulgipaigaldus
* Rein Remsu, IA17 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Mihkel-Erik Mägi, 13 - Teine GUI Windowsile.
* Nele Naris, IA18 - LAMP paigaldus
* Piret Spitsõn, DK11 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Dmitri Tšurjumov, IA17 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Tanel Vari, DK 13 - Info riistvara kohta
* Jaan Koolmeister, DK 13 - Linuxile teine töölaud
* Marilyn Võsu, DK11 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Madis Roosioks, D22 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Triin Palm, IA18 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Maie Palmeos, DK11 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Dmitri Lukaš, DK11 - Windows Subsystem for Linux / APT'i analoog Windowsile
* Leonid Grigorjevski, IA18 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Alan Alliksoo, DK11 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Reilika Saks, IA17 - E-posti krüpto
* Andres Tambek, DK12 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Hardi Tiitus, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Jan Pentšuk, DK12 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Irina Geidarova, IA18 Info riistvara kohta
* Karit Kilgi, DK 32 - Linuxile teine töölaud
* Kreet Solnask, IA17 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Kristjan Leotoots, DK12 - APT'i analoog Windowsile
* Liis Talimaa, DK12, SSH Windows+Linux
* Eduard Kõre, AK12 - SSH Windows+Linux
* Erik Ehrbach, DK14 - SSH Windows+Linux
* Helen Oppar, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Jüri Ahhundov, DK11 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Kristina Garmatjuk, DK11 - LAMP paigaldus
* Jana Kindlam, DK12 – Linuxi tööjaama paigaldus
* Ave-Liis Saluveer, DK13 - LAMP paigaldus
* Marko Esna, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Alexander Teder, 12 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Marko Linde(Mõznikov), DK12 - LAMP paigaldus
* Madis Liik, IA18 - Teine GUI Windowsile
* Annika Kask, 11 - Info riistvara kohta
* Rando Kurel, 12- Linuxi tööjaama paigaldus
* Karl-Hendrik Muuga, 15 - LAMP paigaldus
* Ingvar Lukas, 14 - LAMP paigaldus
* Markus Kildemaa, 15 - Linuxi serveri paigaldus
* Brita Pentšuk, 13 - Linuxi serveri paigaldus
* Anton Kuksov, 12 - MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Kristo Leesmann, 13 - APT-i analoog Windowsile
* Sander Ratassepp, 13 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Peeter Fridolin, 13 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Joonas Rihma, DK11 - LAMP paigaldus
* Priit Rätsep, DK12 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Vjatšeslav Aprelkov, DK11 - Linuxile teine töölaud
* Sergei Kaganski, DK14 - Raspberry Pi
* Jevgeni Jurtsenko, DK13 - LAMP paigaldus
* Merike Meizner, DK11 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Andrei Pugatšov, DK14 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Joonas Ervald, DK11 - Raspberry Pi
* Kuldar Teinmann, AK11 - SSH Windows+Linux
* Lauri Üksti, DK14 - Mac+Windows kaksikkäivitus, uusim LTS, uus vaikimisi töölaua keskkond
* Pavel Fleišer, 14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Simo Jaanus, 13 - Linuxile Teine Töölaud
* Marten Tammeleht, 13 - Teine GUI Windowsile
* Anna Levijeva, 12 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Andero Samelselg, 15 - E-posti krüpto
* Laura Lenbaum IA18- E-posti krüpto
* Henri Paves, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Ruti Kerro, IA17 - APT analoog Windowsile
* Merilyn Merisalu, 13 - LAMP paigaldus
* Anton Meženin, DK14 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Marie Udam, DK14 - Linuxile teine töölaud
* Ilmar Ermus, IA17 - SSH Windows + Linux
* Madis Niinelt, IA18 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Maile Mäesalu, DK14 - Linuxile teine töölaud
* Andreas Porman, DK13 - LAMP paigaldus
* Pille Ulmas, DK13 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Henrik Prangel, 12 - Linuxile teine töölaud
* Konstantin Dmitrijev, IA18 - info riistvara kohta
* Anita Sepp, DK12 - Kaksikkäivitus Windows+Linux
* Radne Kaal, IA18 - E-posti krüpto
* Sander Pihelgas, AK11 - LAMP paigaldus
* Andres Leppik, DK13 - Linuxile teine töölaud
* Lisette Noor, D23 - Teine GUI Windowsile
* Carlos Kirtsi, 12 - Linuxile teine töölaud
* Annely Vattis, AK11 - Kaksikkäivitus Windows + Linux
* Kristina Rästas, 13 - LAMP paigaldus
* Andres Kalavus, 12 - Info riistvara kohta
* Aleksandra Sepp, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Tanel Peep, AK11 - LAMP paigaldus
* Andrei Tomba, DK14 - Linuxile teine töölaud
* Elizaveta Romanova, 11 - Linuxile teine töölaud
* Igor Budnitski, IA17 - SSH Windows+Linux
* Brit Valdek, DK14 - Raspberry PI
* Martin Kokk, 11 - Linuxile teine töölaud
* Meelis Mikk, 11 - Linuxile teine töölaud
* Artur Kapranov - LAMP Paigaldus
* Jooni Soots, IA17 - E-posti krüpto
* Mihkel Tääkre, 15 - LAMP Paigaldus
* Tõnis Prants, 15 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Georg Kahest, AK11 - E-posti krüpto
* Meelis Osi, AK11 - Linuxile teine töölaud
* Kert Saarma, 12 - Linuxile teine töölaud
* Ruudi Vinter, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Alo Avi, 14 - E-posti krüpto
* Indro Kottise, 15 - Linuxile teine töölaud
* Anni-Bessie Kitt DK14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Liis Talsi DK14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Aleksandr Petrušihin - DK14 - Windows Subsystem for Linux (WSL)
* Kaarel Kaine, DK12 - Linux serveri paigaldus, LAMP serveri paigaldus
* Kädi-Kristlin Miggur, IA 17 - Linuxile teine töölaud
* Ahto Ahven, 15 - Linuxile teine töölaud
* Hannes Mäeorg, 14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Edgar Tereping, 14 - E-posti krüpto
* Karen Grigorjan, DK12 - E-posti krüpto
* Henri Annilo, DK13 - E-posti krüpto
* Jekaterina Losseva, DK12 - Linuxile teine töölaud
* Leho Kivistik, 14 - Linuxi tööjaama paigaldus
* Egert Loss, DK14, MSO->ODF dokumentide konvertimine
* Rene Väli, DK13 - LAMP Paigaldus
* Katrin Kello 12- LAMP paigaldus
*Alvar Suun DK13- SSH Windows+Linux
* Siim Ošur, ISd13 - Katkematu kaughaldus (GUI+CLI) piiratud võrgus
* Teele Puusepp IA17 - E-posti krüpto
* Martin Laadoga, 14 - Info Riistvara Kohta
* Marite Rammo - E-posti krüpto
* Erki Aas, 12 - Windowsi ja Linuxi kaksikkäivitus
* Timo Otsing, 11 - Linuxile teine töölaud
* Arthur Luste - Itchev, 13 - Windowsi teine GUI.
* Simo Sirkas, 15 - LAMP paigaldus
* Sven Veelaid, ISd14 - Teine GUI Windowsile

=Probleemilahendus=
* '''Eesnimi Perenimi, grupp - valitud teema'''
* Mark Selezenev, IA17 - EXT4 on Windows.
* Egert Närep, DK11 - VPN Linuxis
* Jaan Veikesaar, 11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Linuxis
* Laura Lenbaum, IA18 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt.
* Nele Naris, IA18 - ePub loomine Windowsis
* Madis Roosioks, D22 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Katrin Lasberg, DK13 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Andrek Laanemets, 11 - Kasutaja lukustamine Linuxis
* Kristo Tero, IA18 - Võrgust sõltumatu vabatarkvaraline kaughaldus
* Siim Kustassoo IA18 - ePub loomine Windowsis
* Rain Adamson, 41 - Ajastatud toimingute keelamine kasutajatele Linuxis.
* Rein Remsu, IA17 - Sügavkülmutus Linuxis
* Jooni Soots, IA17 - Kodukataloogi krüpteerimine
* Piret Spitsõn, DK11 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Kreet Solnask, IA17 - ePub loomine MacOS-is
* Tanel Vari, DK 13 - QR kood MacOS-s
* Jaan Koolmeister, DK 13 - Kiirusetest Linuxis
* Rando Rommot, 13 - Kasutaja lukustamine Linuxis.
* Marilyn Võsu, DK11 - Kustunud faili(de) taastamine
* Triin Palm, IA18 - Pilveketas sõltumata operatsioonisüsteemist
* Maie Palmeos, DK11 - Automaatne privaatne veebilehitseja Windowsis
* Dmitri Lukaš, DK11 - ePub loomine Windowsis / Programmide automaatkäivitus / Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Dmitri Tšurjumov. IA17 - Võrguprobleem sõltumata operatsioonisüsteemist.
* Leonid Grigorjevski, IA18 - Unustatud salasõna taastamine
* Alan Alliksoo, DK11 - Automaatne Windowsi uuendamine etteantud ajal
* Reilika Saks, IA17 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Andres Tambek, DK12 - Külalise kasutaja disainimine Linuxis.
* Jan Pentšuk, DK12 - Kustunud faili(de) taastamine
* Filip Fjodorov, AK11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis.
* Karit Kilgi, DK 32 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis.
* Eduard Kõre, AK12 - Võrguprobleem sõltumata operatsioonisüsteemist.
* Jüri Ahhundov, DK11 - Tekstirežiimis (CLI) käivitamine.
* Ave-Liis Saluveer, DK13 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Madis Võrklaev, AK11 - Kioskirežiim Linuxis
* Marko Esna, AK11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis.
* Alexander Teder, 12 Automaatne Windowsi uuendamine etteantud ajal.
* Merilyn Merisalu, 13 - Automaatne sisselogimine külalise kontoga
* Ruti Kerro, IA17 - Programmi sulgemine jõuga ja kokkujooksmise vältimine Linuxis
* Karl-Hendrik Muuga, 15 - Tekstirežiimis (CLI) käivitamine
* Markus Kildemaa, 15 - Külalise konto vaikimisi sisse logima
* Brita Pentšuk, 13 - Failisüsteemi haakimine - NTFS Linuxis
* Peeter Fridolin, 13 - Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Andrei Tomba, DK14 - Kiirusetest Linuxis
* Priit Rätsep, DK12 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Annika Kask, 11 - ePubi loomine Windowsis
* Ingvar Lukas, 14 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis.
* Joonas Ervald, DK11 - Protsessori ülekiirendamine
* Merike Meizner, DK11, Automaatne privaatne veebilehitsemine Linuxis
* Kuldar Teinmann, AK11 - Failijagamine FTP-ga Linuxis
* Madis Niinelt, IA18 - Kioskirežiim Linuxis
* Pavel Fleišer, 14 - Failijagamine FTP-ga Linuxis / Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Simo Jaanus, 13 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Marten Tammeleht, 13 - Külalise kasutaja disainimine Linuxis
* Hardi Tiitus, DK12 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Helen Oppar, DK12 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Henri Paves, AK11 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine
* Andrei Pugatšov, DK14 - Viirusetõrje Linuxis
* Anton Meženin, DK14 - Viirusetõrje Linuxis
* Kristo Leesmann, 13 - Skype’i turvaline analoog Linuxile
* Kristina Garmatjuk, DK11 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis.
* Vjatsheslav Aprelkov,DK11 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine
* Anita Sepp, DK12 - Teine töölauakeskkond Linuxile
* Radne Kaal, IA18 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt.
* Andero Samelselg, 15 - Vabavaraline salasõnade haldur; ePub loomine Linuxis
* Pille Ulmas, DK13 - Kasutaja lukustamine Linuxis
* Henrik Prangel, 12 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Linuxis
* Lisette Noor, D23 - Kodukataloogi krüpteerimine
* Andreas Porman, DK13- Kiirustest Linuxis
* Anton Kuksov, 12 - Sügavkülmutus Linuxis
* Andres Kalavus, 12 - Automaatne privaatne veebilehitsemine Windowsis
* Sander Pihelgas, AK11 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine Linuxis
* Tanel Peep, AK11 - Ajastatud toimingute keelamine kasutajatele Linuxis ja skripti loomine CRONi
* Anna Levijeva, 12 - Sügavkülmutus Linuxis
* Elizaveta Romanova, 11 - Turvaline Skype’i analoog Linuxile
* Meelis Osi, AK11 - Grep käsk Windowsi keskkonnas
*Kristina Rästas, 13 - Adobe Reader Linuxile
* Brit Valdek, DK14 - Võrgust sõltumatu vabatarkvaraline kaughaldus
* Sergei Kaganski, DK14 -ePub loomine MacOS-is
* Joonas Rihma, DK11 - Ekraani värvitemperatuuri muutmine Windowsis
* Martin Kokk, 11 - Salasõna eemaldamine PDF faililt
* Maile Mäesalu, DK14 - Paigaldatud teise töölauakeskkonna eemaldamine Linuxis
* Marko Linde(Mõznikov), DK12 - DWG-failide avamine Linuxis.
* Jevgeni Jurtsenko DK13, 59 - Võtmefailiga SSH sisselogimine
* Georg Kahest AK11, - Võtmefailiga SSH sisselogimine / NTP
* Konstantin Dmitrijev IA18 - DWG-failide avamine Linuxis
* Kert Saarma, 12 - VPN Linuxile
* Ruudi Vinter, DK12 - Teise töölauakeskonna eemaldamine Linuxis, Linuxi kioskirežiim
* Alo Avi, 14 - Kiire sulgemine, väljalogimine Linuxis
* Indro Kottise, 15 - Automaatne Windowsi uuendamine etteantud ajal
* Kaarel Kaine, DK12 - Automaatne sisselogimine külalise kontoga, Linuxi kioskirežiim
* Kädi-Kristlin Miggur, IA 17 - EPUB loomine Windowsis
* Anni - Bessie Kitt, DK14 - Kasutaja lukustamine Linuxis
* Aleksandr Petrušihin, DK14 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Karen Grigorjan, DK12 - GRUBi taastamine
* Leho Kivistik, 14 - EPUB loomine Windowsis
* Egert Loss, DK14, Salasõna eemaldamine PDF-faililt
* Tõnis Prants, 15, Tekstirežiimis (CLI) käivitamine
* Henri ANnilo, DK13, QR kood Windowsis
* Rene Väli, DK13 - Sügavkülmutus Windowsis
* Edgar Tereping, 14 - EPUB loomine Windowsis
* Liis Talsi, DK-14 - Salasõna eemaldamine PDF-faililt.
* Erki Aas, 12 - Windowsi krüpteerimine, GRUB-i turvamine
* Carlos Kirtsi, 12 - Teise töölauakeskkonna eemaldamine
* Timo Otsing, 11 - Salasõna eemaldamine PDF faililt.
* Arthur Luste - Itchev, 13 - Open Source asendus Skype-le.
* Simo Sirkas, 15 - Programmi(de) automaatne käivitamine

[[Category:Sissejuhatus infotehnoloogiasse ja riistvarasse]]

User:Sveelaid

2017-05-25T12:49:31Z

Sveelaid:

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Samm 3==
Sisestage nõutud informatsioon: oma nimi, kooli nimi, lõpetamise aasta ja teie plaan, kuidas hakkate Githubi kasutama.

[[File:Name.png]]

==Samm 4==
Kui olete soovitud informatsiooni sisestanud, vajutage nuppu ''Submit request''.

[[File:Submit request.png]]

==Samm 5==
Teid tervitab järgmine leht:

[[File:Welcome.png]]

[[Category:Sissejuhatus infotehnoloogiasse ja riistvarasse]]

User:Sveelaid

2017-05-25T12:44:06Z

Sveelaid: /* Ülesanne */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Samm 3==
Sisestage nõutud informatsioon: oma nimi, kooli nimi, lõpetamise aasta ja teie plaan, kuidas hakkate Githubi kasutama.

[[File:Name.png]]

==Samm 4==
Kui olete soovitud informatsiooni sisestanud, vajutage nuppu ''Submit request''.

[[File:Submit request.png]]

==Samm 5==
Teid tervitab järgmine leht:

[[File:Welcome.png]]

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:43:45Z

Sveelaid: /* Samm 4 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Samm 3==
Sisestage nõutud informatsioon: oma nimi, kooli nimi, lõpetamise aasta ja teie plaan, kuidas hakkate Githubi kasutama.

[[File:Name.png]]

==Samm 4==
Kui olete soovitud informatsiooni sisestanud, vajutage nuppu ''Submit request''.

[[File:Submit request.png]]

==Samm 5==
Teid tervitab järgmine leht:

[[File:Welcome.png]]

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

File:Welcome.png

2017-05-25T12:43:15Z

Sveelaid:

User:Sveelaid

2017-05-25T12:42:25Z

Sveelaid: /* Samm 3 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Samm 3==
Sisestage nõutud informatsioon: oma nimi, kooli nimi, lõpetamise aasta ja teie plaan, kuidas hakkate Githubi kasutama.

[[File:Name.png]]

==Samm 4==
Kui olete soovitud informatsiooni sisestanud, vajutage nuppu ''Submit request''.

[[File:Submit request.png]]

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:42:10Z

Sveelaid: /* Samm 3 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Samm 3==
Sisestage nõutud informatsioon: oma nimi, kooli nimi, lõpetamise aasta ja teie plaan, kuidas hakkate Githubi kasutama.

[[File:Name.png]]

==Samm 3==
Kui olete soovitud informatsiooni sisestanud, vajutage nuppu ''Submit request''.

[[File:Submit request.png]]

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

File:Submit request.png

2017-05-25T12:41:44Z

Sveelaid:

User:Sveelaid

2017-05-25T12:40:23Z

Sveelaid: /* Samm 2 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Samm 3==
Sisestage nõutud informatsioon: oma nimi, kooli nimi, lõpetamise aasta ja teie plaan, kuidas hakkate Githubi kasutama.

[[File:Name.png]]

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

File:Name.png

2017-05-25T12:39:57Z

Sveelaid:

User:Sveelaid

2017-05-25T12:37:24Z

Sveelaid: /* Samm 2 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teilt küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu ''Yes, I'm a student''.

[[File:Yes im a student.png]]

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

File:Yes im a student.png

2017-05-25T12:36:36Z

Sveelaid:

User:Sveelaid

2017-05-25T12:35:49Z

Sveelaid: /* Küsimus 2 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Samm 2==
Teile küsitakse, kas olete õpilane. Kinnitage vajutades nuppu Yes, I'm a student

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:33:59Z

Sveelaid: /* Samm 1 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==

Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

[[File:Get your pack.png]]

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

File:Get your pack.png

2017-05-25T12:31:43Z

Sveelaid:

User:Sveelaid

2017-05-25T12:28:55Z

Sveelaid: /* Samm 1 */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==
Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:25:59Z

Sveelaid: /* Küsimus B */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Samm 1==
Mine veebilehele https://education.github.com/pack ning vajuta nuppu ''Get your pack''.

Õigus kordussoorituseks kehtib ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Kordussoorituse tegemine tuleb kokku leppida õppejõuga. Kordussooritusele registreerimine toimub ÕIS-is. Registreerumise ja soorituse vahele peab jääma vähemalt 2 tööpäeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.2]</ref>

'''Kui palju maksab, kui oled riigi finantseeritaval (RF) õppekohal? Kui palju maksab, kui oled tasulisel (OF) õppekohal?'''

Riigi finantseeritaval õppekohal (RF) on kordussooritus tasuta. Kordussoorituse tasu tasulisel (OF) õppekohal on 20 €.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/finantsinfo/pangarekvisiidid/ Teenuste tasumäärad 2016/2017 õppeaastal]</ref>

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:22:43Z

Sveelaid: /* Õpingukorralduse küsimused */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=
==Küsimus B==
'''Kukkusid arvestusel läbi. Kaua on võimalik arvestust järele teha? Kellega kokku leppida, et kordussooritust teha? Kuidas toimub kordussooritusele registreerimine? Mis on tähtajad?'''

Õigus kordussoorituseks kehtib ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Kordussoorituse tegemine tuleb kokku leppida õppejõuga. Kordussooritusele registreerimine toimub ÕIS-is. Registreerumise ja soorituse vahele peab jääma vähemalt 2 tööpäeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.2]</ref>

'''Kui palju maksab, kui oled riigi finantseeritaval (RF) õppekohal? Kui palju maksab, kui oled tasulisel (OF) õppekohal?'''

Riigi finantseeritaval õppekohal (RF) on kordussooritus tasuta. Kordussoorituse tasu tasulisel (OF) õppekohal on 20 €.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/finantsinfo/pangarekvisiidid/ Teenuste tasumäärad 2016/2017 õppeaastal]</ref>

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:22:20Z

Sveelaid: /* Taotlemine */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Õpingukorralduse küsimused=
==Küsimus B==
'''Kukkusid arvestusel läbi. Kaua on võimalik arvestust järele teha? Kellega kokku leppida, et kordussooritust teha? Kuidas toimub kordussooritusele registreerimine? Mis on tähtajad?'''

Õigus kordussoorituseks kehtib ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Kordussoorituse tegemine tuleb kokku leppida õppejõuga. Kordussooritusele registreerimine toimub ÕIS-is. Registreerumise ja soorituse vahele peab jääma vähemalt 2 tööpäeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.2]</ref>

'''Kui palju maksab, kui oled riigi finantseeritaval (RF) õppekohal? Kui palju maksab, kui oled tasulisel (OF) õppekohal?'''

Riigi finantseeritaval õppekohal (RF) on kordussooritus tasuta. Kordussoorituse tasu tasulisel (OF) õppekohal on 20 €.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/finantsinfo/pangarekvisiidid/ Teenuste tasumäärad 2016/2017 õppeaastal]</ref>

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:21:35Z

Sveelaid: /* Essee */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Taotlemine=

Teadsin enne ITKolledžisse astumist, et soovin end kindlasti siduda it valdkonnaga, kuid siiski puudus mul laiem pilt kogu valdkonnast. Antud aine ei jaga teadmisi erinevates tehnoloogiatest, töövõtetest ega -vahenditest, vaid rõhub silmaringi laiendamisele, et tulevased IT spetsialistid oskaksid oma eelseisva karjääri jooksul teha teadlikke otsuseid ning näeksid oma valdkonda kui tervikut.

Õppeaine „Õpingukorraldus ja erialatutvustus“ esimeses loengus oli esinejaid mitu, kes kõik rääkisid õppeaine ja kooli töökorralduse erinevatest külgedest. Merike Spitsõn rääkis pikemalt kooliga seotud seadustest, eeskirjadest, akadeemilisest kalendrist, ainepunktidest ja muust. See info on väga vajalik kõigile, kes tulevad otse koolipingist ja esimest korda ülikooli astuvad, sest erinevusi põhi-ja keskkooli töökorraldusega on palju. Olen ise eelnevalt õppinud Tallinna Tehnikaülikoolis ning seepärast on kogu ülikoolisüsteem mulle tuttav, kuid esmakursuslaste üks suuremaid väljakutseid ongi eelkõige uue süsteemi ja elukorraldusega harjumine (on ju paljud tudengid pärit kaugemalt kui Tallinn või Harjumaa, mistõttu muudatusi võrreldes senise eluga on olnud palju). Merle Varendi, kvaliteedijuht, tutvustas erinevaid stipendiume, kes ja kuidas nendele kandideerida saavad. Esines ka Juri Tretjakov, kes tutvustas eelkõige õppetööga seotud multimeedia väljundeid ning nende kasutamist. Tema jutust tasuks kõige enam meeles pidada videoloengute järele vaatamise võimalus, sest alati võib juhtuda, et ootamatute asjaolude ilmnemisel või ka lihtsalt äratuskella häbematust väljalülitamisest tingituna mõni loeng vahele jääb. Minu jaoks kõige huvitavam esimese loengu esinejatest oli aine õppejõud Andres Septer, kes antud õppeaine korraldusest ja sellest, mida on vaja teha aine läbimiseks.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/46b0c2c3-b9c3-4b98-b0fb-855ca1f5d68a Loengusalvestus Merike Spitsõn, Merle Varendi, Juri Tretjakov Andres Septer]</ref>

IT süsteemide arhitekt Andres Küti loengu teemaks oli „Sinna ja tagasi. Arhitekti lugu.“ Mulle meeldis tema esinemise stiil, kus ta lisaks oma teema oli osavalt sidunud mitmete lugude ja katkenditega oma minevikust. Eriti hästi jäi mulle meelde tema räägitud lugu sellest, kuidas tal oli suur huvi arvutite vastu ning tänu sellele huvile jäi tal ka suvevaheaeg vahele, seda muidugi piltlikult. Oma vaba aja veetis ta erinevalt eakaaslastest mitte päevitades, ja õues olles, vaid arvutit tundma õppides. Tänu säärasele huvile ületasid tema teadmised arvutitest õigepea oma õppejõu omasid. Selle loo peamine mõte on selles, et õppimise juures on kõige olulisem õpilase enda tahe ja motivatsioon, selle olemasolul leiab õpilane ise võimaluse end pidevalt arendada ja jõuda kaugemale kui ise võib olla loota oskas.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/d9ec2ab9-14d4-4e0a-9c5c-c26e5093060f Loengusalvestus Andres Kütt]</ref>

Kolmandas loengus esinesid Testlio asutajad Kristel ja Marko Kruustük. Nende esitlus oli huvitav selle poolest, et andis hea pildi startupist läbi selle looja pilgu. Ühtasi toodi välja Idufirma loomisega kaasnevad raskused, mured ja probleemid, ning kuidas neist võitu saada ja alla andmise asemel leida lahendusi. Kristel ja Marko rõhutasid mõlemad kui oluline on enda ümber õigete inimeste leidmine. Seda seepärast, et hea tiim, mis suudab koos hästi töötada viib kaugemale üksinda pusimine või meeskond, mida lõhestavad eriarvamused ja vaidlused. Nende lugu oli väga positiivne ning sisendas julgust ka ise idee olemasolul oma idufirma asutamisele mõelda, samas sai ka piisavalt näpunäiteid ja suuniseid, mida vältida ja mida tähele panna.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/bdb1f592-2bdc-4f3e-96e5-68a65306cbe6?ec=true Loengusalvestus Kristel & Marko Kruustük (Testlio)]</ref>

Pikaajalise tööstaažiga süsteemiadministraator Lembitu Ling ehk Snakeman tutvustas neljandas loengus süsteemiadministreerija tööd. Kuulasin tema lugu väga suure huviga. Parim osa Lembitu esitlusest oli hetk, kui ta mainis, et oma õpingute käigus leidis ta, et programmeerimine ei ole tema kutsumus, ning ta otsustas saada süsteemiadministraatoriks. Eelkõige seepärast, et ma näen oma tulevikuvisioonina kahte suunda, kas hakata programmeerijaks või süsteemiadministraatoriks. Kuna olen alles esimese kursuse tudeng, on veel vara otsustada oma oskuste või kogemuste põhjal, mis mulle paremini sobiks, kuid kasulikke näpunäiteid tulevikuks leidus loengus kindlasti, kõige kasulikumaks neist pean soovitust kujundada endas välja arusaam, millal on asjakohane teha käsitsi korduvat tegevust, millal on asjakohane tegevus automatiseerida, kirjutada skript. Samuti nagu kolmanda loengu esinejad, rõhutas ka Lembitu Ling koostöö olulisust. Süsteemiadministraatorid, programmeerijad, arhitektid, projektijuhid ja kõik inimesed IT-ga mitte seotud valdkondadest on osakesed suuremast tervikust, mille laitmatuks töötamiseks on vajalik kõikide panus ja koostöö.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/edf31936-fa06-4f1a-8c1f-18e4edb07f76 Loengusalvestus Lembitu Ling aka Snakeman]</ref>

Viiendas loengus esinesid aine õppejõud Andres Septer ja SCRUM master Einar Koltšanov. Andres Septer rääkis IT tööturu omapäradest ning sellest, mida tähele panna töökoha valikul. Töökoha valimisel on oluline eelnevalt otsustada, millisesse kohta tööle minna tahetakse: riigiasutusse, IT firmasse, keskmise või väikese suurusega ettevõttese, idufirmasse jne. Olles enda jaoks selle otsustanud, on tähtis kaaluda iga ettevõtte plusse ja miinuseid. Oluline on ka meeles pidada, et ideaalset töökohta ei ole olemas, pigem tuleb püüda leida töö, kus positiivset on tunduvalt enam negatiivsest. Tähtsad on sidemed – parimat informatsiooni asutuse kohta saab inimestelt, kes ise seal töötavad või on töötanud. Veelkord rõhutas õppejõud kontaktide tähtsust, neid tuleb looma hakata võimalult vara, juba kooliajal, sest parimad töökohad liiguvad tutvuste kaudu, see mis jõuab kuulutuseportaalidesse on üldjuhul ülejääk ja koosneb töödest, kuhu keegi eriti minna ei soovi. Einar Koltšanov tõi esile IT ja äripoole omavahelised arusaamatused ning selle, mida peaksid mõlemad pooled tegema selleks, et koostöö paremini sujuks – üksteise mõistmine. Taaskord kõlas läbivalt märksõna „koostöö“.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/c9233ad5-0977-4ea7-9065-3d46012832cc Loengusalvestus Andres Septer ja Einar Koltšanov (SCRUM master)]</ref>

Kuuendas loengus rääkis Eesti Maksu- ja Tolliameti analüütikaosakonna juhataja Ivar Laur andmete analüüsimisest. Andmete õigsus on alati vaieldav, sest andmete mõistmiseks on vaja nende tõlgendamise oskust. Alati ei pruugi ka see anda objektiivset ülevaadet, sest ka tõlgendajast üksi ei sõltu veel kogu andmete mõistmine – see sõltub ka andme kirja panemise viisist. Andmete analüütiku ülesandeks ongi andmeid analüüsides kokku panna reaalne tervikpilt. Oluliseks mõttekohaks selle loengu puhul kujuneski idee, et alati tuleks püüda andmeid analüüsida ja selle analüüsi alusel luua tervikpilt, mitte võtta andmeid automaatselt kui tõeseid või väärasid.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/24de2b84-9c8c-497f-a299-7ece598d0802 Loengusalvestus Ivar Laur EMTA analüütikaosakonna juhataja]</ref>

Erilist huvi pakkus mulle seitsmes loeng, kus Jaan Priisalu rääkis Eesti Vabariigi küberturbest. Sain vastuse endal varem tekkinud küsimusele, millist rolli mängib küberturve sõjaolukorras. Ma ei jõudnud antud küsimust avalikult küsida, sest esineja selgitas seda küsimust oma esitluse käigus küllalt põhjalikult. Eesti peamisteks nõrkusteks võib pidada väikest ja vananevat elanikkonda, agressiivset naabrit ja kaugust keskustest. Paljud digiteenused, mis Eestis on laialt kasutusel, ning mille poolest meie riik tuntud on, on võimalikud tänu tõhusale küberturbele, nt e-valimised, digiretsept, e-riik. Kuidas leida tasakaal andmete kaitsmise ja turvalisuse vahel? Kuidas pärast privaatsuse vähenemist (NSA ja muud nuhkimisjuhud) turvariskide maandamist taastada andmete konfidentsiaalsus? Taas on olulisel kohal koostöö. Parema küberturbe saab tagada vaid koostöös oma naaberriikide ja institutsioonidega.
Teadsin enne ITKolledžisse õppima asumist küll, et soovin oma tuleviku siduda just IT valdkonnaga, kuid puudus täpsem arusaam, milliseid erinevaid võimalusi pakub IT. Jaan Priisalu rääkis teemast väga asjakohaselt ning süvendas mu huvi küberkaitse vastu.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/19c7be1d-f277-40ea-8fb7-a5a829162d76 Loengusalvestus Jaan Priisalu]</ref>

IT ja turunduse teemal loengu läbi viinud Hedi Mardisoo loengu pidamise stiil oli mitmeti erinev võrreldes eelmiste esinejatega. Esineja kaasas kuulajaskonda viies läbi väikese küsitluse ning esitades ühe kirjelduse, mis kirjeldas suurepäraselt kahte täiesti vastandlikku inimest – prints Charles’i ja Ozzy Osbourne’i. Säärane stiil oli haarav ning muutis kogu pooleteisetunnise loengusaalis istumise õhkkonna vabamaks kui see tavaliselt on.

Palju on levinud arvamus, et kui ollakse suutelised looma väga hea toode, siis müüb see toode ennast ise. Paraku ei vasta see tõele, sest pigem on selliste toodete puhul edu võtmeks esimesena uuele turule jõudmine või uue niši leidmine. Ettevõtte suhtlus klientidega peab olema avatud ja läbipaistev. Usalduse loomine brändi vastu võtab kaua aega, selle hävitamine käib kiiresti. Turundus peab välja selgitama turu ootused tootele ning viima firma eesmärgid nendega vastavusse. Sellest loengust võtaks kaasa mõtte, mida suurepäraselt kirjeldas slaidide lõpus olnud karikatuur, mis näitab, kui erinevalt võivad firma erinevad osakonnad toodet kirjeldada, ning kuidas ükski neist nägemustest ei lähe kokku kliendi ootustega. Taaskord rõhutame koostöö olulisust!<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/f35aeffc-bcd1-44f3-972b-931cfcb47127 Loengusalvestus Hedi Mardisoo, Starman AS]</ref>

Kõik loengutes üles astunud esinejad rääkisid näiliselt erinevatest teemadest. Siiski võis leida ühe läbiva teema, milleks oli koostöö. Koostöö IT ja teiste valdkondade vahel on ülimalt oluline ning ilma selleta suurem süsteem ei toimi. Ükski mutrike üksi masinat tööle ei pane, selleks on tarvis ühist pingutust ning koos eesmärgi poole püüdlemist.

=Õpingukorralduse küsimused=
==Küsimus B==
'''Kukkusid arvestusel läbi. Kaua on võimalik arvestust järele teha? Kellega kokku leppida, et kordussooritust teha? Kuidas toimub kordussooritusele registreerimine? Mis on tähtajad?'''

Õigus kordussoorituseks kehtib ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Kordussoorituse tegemine tuleb kokku leppida õppejõuga. Kordussooritusele registreerimine toimub ÕIS-is. Registreerumise ja soorituse vahele peab jääma vähemalt 2 tööpäeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.2]</ref>

'''Kui palju maksab, kui oled riigi finantseeritaval (RF) õppekohal? Kui palju maksab, kui oled tasulisel (OF) õppekohal?'''

Riigi finantseeritaval õppekohal (RF) on kordussooritus tasuta. Kordussoorituse tasu tasulisel (OF) õppekohal on 20 €.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/finantsinfo/pangarekvisiidid/ Teenuste tasumäärad 2016/2017 õppeaastal]</ref>

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:21:03Z

Sveelaid: /* GitHub tudengipaketi taotlemine */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=

NB! Järgnevateks sammudeks on vajalik eelnev Githubi konto registreerimine oma kooli e-mailiga.

Autor: Sven Veelaid

=Essee=

Teadsin enne ITKolledžisse astumist, et soovin end kindlasti siduda it valdkonnaga, kuid siiski puudus mul laiem pilt kogu valdkonnast. Antud aine ei jaga teadmisi erinevates tehnoloogiatest, töövõtetest ega -vahenditest, vaid rõhub silmaringi laiendamisele, et tulevased IT spetsialistid oskaksid oma eelseisva karjääri jooksul teha teadlikke otsuseid ning näeksid oma valdkonda kui tervikut.

Õppeaine „Õpingukorraldus ja erialatutvustus“ esimeses loengus oli esinejaid mitu, kes kõik rääkisid õppeaine ja kooli töökorralduse erinevatest külgedest. Merike Spitsõn rääkis pikemalt kooliga seotud seadustest, eeskirjadest, akadeemilisest kalendrist, ainepunktidest ja muust. See info on väga vajalik kõigile, kes tulevad otse koolipingist ja esimest korda ülikooli astuvad, sest erinevusi põhi-ja keskkooli töökorraldusega on palju. Olen ise eelnevalt õppinud Tallinna Tehnikaülikoolis ning seepärast on kogu ülikoolisüsteem mulle tuttav, kuid esmakursuslaste üks suuremaid väljakutseid ongi eelkõige uue süsteemi ja elukorraldusega harjumine (on ju paljud tudengid pärit kaugemalt kui Tallinn või Harjumaa, mistõttu muudatusi võrreldes senise eluga on olnud palju). Merle Varendi, kvaliteedijuht, tutvustas erinevaid stipendiume, kes ja kuidas nendele kandideerida saavad. Esines ka Juri Tretjakov, kes tutvustas eelkõige õppetööga seotud multimeedia väljundeid ning nende kasutamist. Tema jutust tasuks kõige enam meeles pidada videoloengute järele vaatamise võimalus, sest alati võib juhtuda, et ootamatute asjaolude ilmnemisel või ka lihtsalt äratuskella häbematust väljalülitamisest tingituna mõni loeng vahele jääb. Minu jaoks kõige huvitavam esimese loengu esinejatest oli aine õppejõud Andres Septer, kes antud õppeaine korraldusest ja sellest, mida on vaja teha aine läbimiseks.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/46b0c2c3-b9c3-4b98-b0fb-855ca1f5d68a Loengusalvestus Merike Spitsõn, Merle Varendi, Juri Tretjakov Andres Septer]</ref>

IT süsteemide arhitekt Andres Küti loengu teemaks oli „Sinna ja tagasi. Arhitekti lugu.“ Mulle meeldis tema esinemise stiil, kus ta lisaks oma teema oli osavalt sidunud mitmete lugude ja katkenditega oma minevikust. Eriti hästi jäi mulle meelde tema räägitud lugu sellest, kuidas tal oli suur huvi arvutite vastu ning tänu sellele huvile jäi tal ka suvevaheaeg vahele, seda muidugi piltlikult. Oma vaba aja veetis ta erinevalt eakaaslastest mitte päevitades, ja õues olles, vaid arvutit tundma õppides. Tänu säärasele huvile ületasid tema teadmised arvutitest õigepea oma õppejõu omasid. Selle loo peamine mõte on selles, et õppimise juures on kõige olulisem õpilase enda tahe ja motivatsioon, selle olemasolul leiab õpilane ise võimaluse end pidevalt arendada ja jõuda kaugemale kui ise võib olla loota oskas.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/d9ec2ab9-14d4-4e0a-9c5c-c26e5093060f Loengusalvestus Andres Kütt]</ref>

Kolmandas loengus esinesid Testlio asutajad Kristel ja Marko Kruustük. Nende esitlus oli huvitav selle poolest, et andis hea pildi startupist läbi selle looja pilgu. Ühtasi toodi välja Idufirma loomisega kaasnevad raskused, mured ja probleemid, ning kuidas neist võitu saada ja alla andmise asemel leida lahendusi. Kristel ja Marko rõhutasid mõlemad kui oluline on enda ümber õigete inimeste leidmine. Seda seepärast, et hea tiim, mis suudab koos hästi töötada viib kaugemale üksinda pusimine või meeskond, mida lõhestavad eriarvamused ja vaidlused. Nende lugu oli väga positiivne ning sisendas julgust ka ise idee olemasolul oma idufirma asutamisele mõelda, samas sai ka piisavalt näpunäiteid ja suuniseid, mida vältida ja mida tähele panna.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/bdb1f592-2bdc-4f3e-96e5-68a65306cbe6?ec=true Loengusalvestus Kristel & Marko Kruustük (Testlio)]</ref>

Pikaajalise tööstaažiga süsteemiadministraator Lembitu Ling ehk Snakeman tutvustas neljandas loengus süsteemiadministreerija tööd. Kuulasin tema lugu väga suure huviga. Parim osa Lembitu esitlusest oli hetk, kui ta mainis, et oma õpingute käigus leidis ta, et programmeerimine ei ole tema kutsumus, ning ta otsustas saada süsteemiadministraatoriks. Eelkõige seepärast, et ma näen oma tulevikuvisioonina kahte suunda, kas hakata programmeerijaks või süsteemiadministraatoriks. Kuna olen alles esimese kursuse tudeng, on veel vara otsustada oma oskuste või kogemuste põhjal, mis mulle paremini sobiks, kuid kasulikke näpunäiteid tulevikuks leidus loengus kindlasti, kõige kasulikumaks neist pean soovitust kujundada endas välja arusaam, millal on asjakohane teha käsitsi korduvat tegevust, millal on asjakohane tegevus automatiseerida, kirjutada skript. Samuti nagu kolmanda loengu esinejad, rõhutas ka Lembitu Ling koostöö olulisust. Süsteemiadministraatorid, programmeerijad, arhitektid, projektijuhid ja kõik inimesed IT-ga mitte seotud valdkondadest on osakesed suuremast tervikust, mille laitmatuks töötamiseks on vajalik kõikide panus ja koostöö.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/edf31936-fa06-4f1a-8c1f-18e4edb07f76 Loengusalvestus Lembitu Ling aka Snakeman]</ref>

Viiendas loengus esinesid aine õppejõud Andres Septer ja SCRUM master Einar Koltšanov. Andres Septer rääkis IT tööturu omapäradest ning sellest, mida tähele panna töökoha valikul. Töökoha valimisel on oluline eelnevalt otsustada, millisesse kohta tööle minna tahetakse: riigiasutusse, IT firmasse, keskmise või väikese suurusega ettevõttese, idufirmasse jne. Olles enda jaoks selle otsustanud, on tähtis kaaluda iga ettevõtte plusse ja miinuseid. Oluline on ka meeles pidada, et ideaalset töökohta ei ole olemas, pigem tuleb püüda leida töö, kus positiivset on tunduvalt enam negatiivsest. Tähtsad on sidemed – parimat informatsiooni asutuse kohta saab inimestelt, kes ise seal töötavad või on töötanud. Veelkord rõhutas õppejõud kontaktide tähtsust, neid tuleb looma hakata võimalult vara, juba kooliajal, sest parimad töökohad liiguvad tutvuste kaudu, see mis jõuab kuulutuseportaalidesse on üldjuhul ülejääk ja koosneb töödest, kuhu keegi eriti minna ei soovi. Einar Koltšanov tõi esile IT ja äripoole omavahelised arusaamatused ning selle, mida peaksid mõlemad pooled tegema selleks, et koostöö paremini sujuks – üksteise mõistmine. Taaskord kõlas läbivalt märksõna „koostöö“.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/c9233ad5-0977-4ea7-9065-3d46012832cc Loengusalvestus Andres Septer ja Einar Koltšanov (SCRUM master)]</ref>

Kuuendas loengus rääkis Eesti Maksu- ja Tolliameti analüütikaosakonna juhataja Ivar Laur andmete analüüsimisest. Andmete õigsus on alati vaieldav, sest andmete mõistmiseks on vaja nende tõlgendamise oskust. Alati ei pruugi ka see anda objektiivset ülevaadet, sest ka tõlgendajast üksi ei sõltu veel kogu andmete mõistmine – see sõltub ka andme kirja panemise viisist. Andmete analüütiku ülesandeks ongi andmeid analüüsides kokku panna reaalne tervikpilt. Oluliseks mõttekohaks selle loengu puhul kujuneski idee, et alati tuleks püüda andmeid analüüsida ja selle analüüsi alusel luua tervikpilt, mitte võtta andmeid automaatselt kui tõeseid või väärasid.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/24de2b84-9c8c-497f-a299-7ece598d0802 Loengusalvestus Ivar Laur EMTA analüütikaosakonna juhataja]</ref>

Erilist huvi pakkus mulle seitsmes loeng, kus Jaan Priisalu rääkis Eesti Vabariigi küberturbest. Sain vastuse endal varem tekkinud küsimusele, millist rolli mängib küberturve sõjaolukorras. Ma ei jõudnud antud küsimust avalikult küsida, sest esineja selgitas seda küsimust oma esitluse käigus küllalt põhjalikult. Eesti peamisteks nõrkusteks võib pidada väikest ja vananevat elanikkonda, agressiivset naabrit ja kaugust keskustest. Paljud digiteenused, mis Eestis on laialt kasutusel, ning mille poolest meie riik tuntud on, on võimalikud tänu tõhusale küberturbele, nt e-valimised, digiretsept, e-riik. Kuidas leida tasakaal andmete kaitsmise ja turvalisuse vahel? Kuidas pärast privaatsuse vähenemist (NSA ja muud nuhkimisjuhud) turvariskide maandamist taastada andmete konfidentsiaalsus? Taas on olulisel kohal koostöö. Parema küberturbe saab tagada vaid koostöös oma naaberriikide ja institutsioonidega.
Teadsin enne ITKolledžisse õppima asumist küll, et soovin oma tuleviku siduda just IT valdkonnaga, kuid puudus täpsem arusaam, milliseid erinevaid võimalusi pakub IT. Jaan Priisalu rääkis teemast väga asjakohaselt ning süvendas mu huvi küberkaitse vastu.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/19c7be1d-f277-40ea-8fb7-a5a829162d76 Loengusalvestus Jaan Priisalu]</ref>

IT ja turunduse teemal loengu läbi viinud Hedi Mardisoo loengu pidamise stiil oli mitmeti erinev võrreldes eelmiste esinejatega. Esineja kaasas kuulajaskonda viies läbi väikese küsitluse ning esitades ühe kirjelduse, mis kirjeldas suurepäraselt kahte täiesti vastandlikku inimest – prints Charles’i ja Ozzy Osbourne’i. Säärane stiil oli haarav ning muutis kogu pooleteisetunnise loengusaalis istumise õhkkonna vabamaks kui see tavaliselt on.

Palju on levinud arvamus, et kui ollakse suutelised looma väga hea toode, siis müüb see toode ennast ise. Paraku ei vasta see tõele, sest pigem on selliste toodete puhul edu võtmeks esimesena uuele turule jõudmine või uue niši leidmine. Ettevõtte suhtlus klientidega peab olema avatud ja läbipaistev. Usalduse loomine brändi vastu võtab kaua aega, selle hävitamine käib kiiresti. Turundus peab välja selgitama turu ootused tootele ning viima firma eesmärgid nendega vastavusse. Sellest loengust võtaks kaasa mõtte, mida suurepäraselt kirjeldas slaidide lõpus olnud karikatuur, mis näitab, kui erinevalt võivad firma erinevad osakonnad toodet kirjeldada, ning kuidas ükski neist nägemustest ei lähe kokku kliendi ootustega. Taaskord rõhutame koostöö olulisust!<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/f35aeffc-bcd1-44f3-972b-931cfcb47127 Loengusalvestus Hedi Mardisoo, Starman AS]</ref>

Kõik loengutes üles astunud esinejad rääkisid näiliselt erinevatest teemadest. Siiski võis leida ühe läbiva teema, milleks oli koostöö. Koostöö IT ja teiste valdkondade vahel on ülimalt oluline ning ilma selleta suurem süsteem ei toimi. Ükski mutrike üksi masinat tööle ei pane, selleks on tarvis ühist pingutust ning koos eesmärgi poole püüdlemist.

=Õpingukorralduse küsimused=
==Küsimus B==
'''Kukkusid arvestusel läbi. Kaua on võimalik arvestust järele teha? Kellega kokku leppida, et kordussooritust teha? Kuidas toimub kordussooritusele registreerimine? Mis on tähtajad?'''

Õigus kordussoorituseks kehtib ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Kordussoorituse tegemine tuleb kokku leppida õppejõuga. Kordussooritusele registreerimine toimub ÕIS-is. Registreerumise ja soorituse vahele peab jääma vähemalt 2 tööpäeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.2]</ref>

'''Kui palju maksab, kui oled riigi finantseeritaval (RF) õppekohal? Kui palju maksab, kui oled tasulisel (OF) õppekohal?'''

Riigi finantseeritaval õppekohal (RF) on kordussooritus tasuta. Kordussoorituse tasu tasulisel (OF) õppekohal on 20 €.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/finantsinfo/pangarekvisiidid/ Teenuste tasumäärad 2016/2017 õppeaastal]</ref>

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

User:Sveelaid

2017-05-25T12:19:32Z

Sveelaid: /* Erialatutvustuse aine arvestustöö */

[[Category:Erialatutvustus 2016 (Päevaõpe)]]
=GitHub tudengipaketi taotlemine=
Autor: Sven Veelaid

=Essee=

Teadsin enne ITKolledžisse astumist, et soovin end kindlasti siduda it valdkonnaga, kuid siiski puudus mul laiem pilt kogu valdkonnast. Antud aine ei jaga teadmisi erinevates tehnoloogiatest, töövõtetest ega -vahenditest, vaid rõhub silmaringi laiendamisele, et tulevased IT spetsialistid oskaksid oma eelseisva karjääri jooksul teha teadlikke otsuseid ning näeksid oma valdkonda kui tervikut.

Õppeaine „Õpingukorraldus ja erialatutvustus“ esimeses loengus oli esinejaid mitu, kes kõik rääkisid õppeaine ja kooli töökorralduse erinevatest külgedest. Merike Spitsõn rääkis pikemalt kooliga seotud seadustest, eeskirjadest, akadeemilisest kalendrist, ainepunktidest ja muust. See info on väga vajalik kõigile, kes tulevad otse koolipingist ja esimest korda ülikooli astuvad, sest erinevusi põhi-ja keskkooli töökorraldusega on palju. Olen ise eelnevalt õppinud Tallinna Tehnikaülikoolis ning seepärast on kogu ülikoolisüsteem mulle tuttav, kuid esmakursuslaste üks suuremaid väljakutseid ongi eelkõige uue süsteemi ja elukorraldusega harjumine (on ju paljud tudengid pärit kaugemalt kui Tallinn või Harjumaa, mistõttu muudatusi võrreldes senise eluga on olnud palju). Merle Varendi, kvaliteedijuht, tutvustas erinevaid stipendiume, kes ja kuidas nendele kandideerida saavad. Esines ka Juri Tretjakov, kes tutvustas eelkõige õppetööga seotud multimeedia väljundeid ning nende kasutamist. Tema jutust tasuks kõige enam meeles pidada videoloengute järele vaatamise võimalus, sest alati võib juhtuda, et ootamatute asjaolude ilmnemisel või ka lihtsalt äratuskella häbematust väljalülitamisest tingituna mõni loeng vahele jääb. Minu jaoks kõige huvitavam esimese loengu esinejatest oli aine õppejõud Andres Septer, kes antud õppeaine korraldusest ja sellest, mida on vaja teha aine läbimiseks.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/46b0c2c3-b9c3-4b98-b0fb-855ca1f5d68a Loengusalvestus Merike Spitsõn, Merle Varendi, Juri Tretjakov Andres Septer]</ref>

IT süsteemide arhitekt Andres Küti loengu teemaks oli „Sinna ja tagasi. Arhitekti lugu.“ Mulle meeldis tema esinemise stiil, kus ta lisaks oma teema oli osavalt sidunud mitmete lugude ja katkenditega oma minevikust. Eriti hästi jäi mulle meelde tema räägitud lugu sellest, kuidas tal oli suur huvi arvutite vastu ning tänu sellele huvile jäi tal ka suvevaheaeg vahele, seda muidugi piltlikult. Oma vaba aja veetis ta erinevalt eakaaslastest mitte päevitades, ja õues olles, vaid arvutit tundma õppides. Tänu säärasele huvile ületasid tema teadmised arvutitest õigepea oma õppejõu omasid. Selle loo peamine mõte on selles, et õppimise juures on kõige olulisem õpilase enda tahe ja motivatsioon, selle olemasolul leiab õpilane ise võimaluse end pidevalt arendada ja jõuda kaugemale kui ise võib olla loota oskas.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/d9ec2ab9-14d4-4e0a-9c5c-c26e5093060f Loengusalvestus Andres Kütt]</ref>

Kolmandas loengus esinesid Testlio asutajad Kristel ja Marko Kruustük. Nende esitlus oli huvitav selle poolest, et andis hea pildi startupist läbi selle looja pilgu. Ühtasi toodi välja Idufirma loomisega kaasnevad raskused, mured ja probleemid, ning kuidas neist võitu saada ja alla andmise asemel leida lahendusi. Kristel ja Marko rõhutasid mõlemad kui oluline on enda ümber õigete inimeste leidmine. Seda seepärast, et hea tiim, mis suudab koos hästi töötada viib kaugemale üksinda pusimine või meeskond, mida lõhestavad eriarvamused ja vaidlused. Nende lugu oli väga positiivne ning sisendas julgust ka ise idee olemasolul oma idufirma asutamisele mõelda, samas sai ka piisavalt näpunäiteid ja suuniseid, mida vältida ja mida tähele panna.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/bdb1f592-2bdc-4f3e-96e5-68a65306cbe6?ec=true Loengusalvestus Kristel & Marko Kruustük (Testlio)]</ref>

Pikaajalise tööstaažiga süsteemiadministraator Lembitu Ling ehk Snakeman tutvustas neljandas loengus süsteemiadministreerija tööd. Kuulasin tema lugu väga suure huviga. Parim osa Lembitu esitlusest oli hetk, kui ta mainis, et oma õpingute käigus leidis ta, et programmeerimine ei ole tema kutsumus, ning ta otsustas saada süsteemiadministraatoriks. Eelkõige seepärast, et ma näen oma tulevikuvisioonina kahte suunda, kas hakata programmeerijaks või süsteemiadministraatoriks. Kuna olen alles esimese kursuse tudeng, on veel vara otsustada oma oskuste või kogemuste põhjal, mis mulle paremini sobiks, kuid kasulikke näpunäiteid tulevikuks leidus loengus kindlasti, kõige kasulikumaks neist pean soovitust kujundada endas välja arusaam, millal on asjakohane teha käsitsi korduvat tegevust, millal on asjakohane tegevus automatiseerida, kirjutada skript. Samuti nagu kolmanda loengu esinejad, rõhutas ka Lembitu Ling koostöö olulisust. Süsteemiadministraatorid, programmeerijad, arhitektid, projektijuhid ja kõik inimesed IT-ga mitte seotud valdkondadest on osakesed suuremast tervikust, mille laitmatuks töötamiseks on vajalik kõikide panus ja koostöö.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/edf31936-fa06-4f1a-8c1f-18e4edb07f76 Loengusalvestus Lembitu Ling aka Snakeman]</ref>

Viiendas loengus esinesid aine õppejõud Andres Septer ja SCRUM master Einar Koltšanov. Andres Septer rääkis IT tööturu omapäradest ning sellest, mida tähele panna töökoha valikul. Töökoha valimisel on oluline eelnevalt otsustada, millisesse kohta tööle minna tahetakse: riigiasutusse, IT firmasse, keskmise või väikese suurusega ettevõttese, idufirmasse jne. Olles enda jaoks selle otsustanud, on tähtis kaaluda iga ettevõtte plusse ja miinuseid. Oluline on ka meeles pidada, et ideaalset töökohta ei ole olemas, pigem tuleb püüda leida töö, kus positiivset on tunduvalt enam negatiivsest. Tähtsad on sidemed – parimat informatsiooni asutuse kohta saab inimestelt, kes ise seal töötavad või on töötanud. Veelkord rõhutas õppejõud kontaktide tähtsust, neid tuleb looma hakata võimalult vara, juba kooliajal, sest parimad töökohad liiguvad tutvuste kaudu, see mis jõuab kuulutuseportaalidesse on üldjuhul ülejääk ja koosneb töödest, kuhu keegi eriti minna ei soovi. Einar Koltšanov tõi esile IT ja äripoole omavahelised arusaamatused ning selle, mida peaksid mõlemad pooled tegema selleks, et koostöö paremini sujuks – üksteise mõistmine. Taaskord kõlas läbivalt märksõna „koostöö“.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/c9233ad5-0977-4ea7-9065-3d46012832cc Loengusalvestus Andres Septer ja Einar Koltšanov (SCRUM master)]</ref>

Kuuendas loengus rääkis Eesti Maksu- ja Tolliameti analüütikaosakonna juhataja Ivar Laur andmete analüüsimisest. Andmete õigsus on alati vaieldav, sest andmete mõistmiseks on vaja nende tõlgendamise oskust. Alati ei pruugi ka see anda objektiivset ülevaadet, sest ka tõlgendajast üksi ei sõltu veel kogu andmete mõistmine – see sõltub ka andme kirja panemise viisist. Andmete analüütiku ülesandeks ongi andmeid analüüsides kokku panna reaalne tervikpilt. Oluliseks mõttekohaks selle loengu puhul kujuneski idee, et alati tuleks püüda andmeid analüüsida ja selle analüüsi alusel luua tervikpilt, mitte võtta andmeid automaatselt kui tõeseid või väärasid.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/24de2b84-9c8c-497f-a299-7ece598d0802 Loengusalvestus Ivar Laur EMTA analüütikaosakonna juhataja]</ref>

Erilist huvi pakkus mulle seitsmes loeng, kus Jaan Priisalu rääkis Eesti Vabariigi küberturbest. Sain vastuse endal varem tekkinud küsimusele, millist rolli mängib küberturve sõjaolukorras. Ma ei jõudnud antud küsimust avalikult küsida, sest esineja selgitas seda küsimust oma esitluse käigus küllalt põhjalikult. Eesti peamisteks nõrkusteks võib pidada väikest ja vananevat elanikkonda, agressiivset naabrit ja kaugust keskustest. Paljud digiteenused, mis Eestis on laialt kasutusel, ning mille poolest meie riik tuntud on, on võimalikud tänu tõhusale küberturbele, nt e-valimised, digiretsept, e-riik. Kuidas leida tasakaal andmete kaitsmise ja turvalisuse vahel? Kuidas pärast privaatsuse vähenemist (NSA ja muud nuhkimisjuhud) turvariskide maandamist taastada andmete konfidentsiaalsus? Taas on olulisel kohal koostöö. Parema küberturbe saab tagada vaid koostöös oma naaberriikide ja institutsioonidega.
Teadsin enne ITKolledžisse õppima asumist küll, et soovin oma tuleviku siduda just IT valdkonnaga, kuid puudus täpsem arusaam, milliseid erinevaid võimalusi pakub IT. Jaan Priisalu rääkis teemast väga asjakohaselt ning süvendas mu huvi küberkaitse vastu.<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/19c7be1d-f277-40ea-8fb7-a5a829162d76 Loengusalvestus Jaan Priisalu]</ref>

IT ja turunduse teemal loengu läbi viinud Hedi Mardisoo loengu pidamise stiil oli mitmeti erinev võrreldes eelmiste esinejatega. Esineja kaasas kuulajaskonda viies läbi väikese küsitluse ning esitades ühe kirjelduse, mis kirjeldas suurepäraselt kahte täiesti vastandlikku inimest – prints Charles’i ja Ozzy Osbourne’i. Säärane stiil oli haarav ning muutis kogu pooleteisetunnise loengusaalis istumise õhkkonna vabamaks kui see tavaliselt on.

Palju on levinud arvamus, et kui ollakse suutelised looma väga hea toode, siis müüb see toode ennast ise. Paraku ei vasta see tõele, sest pigem on selliste toodete puhul edu võtmeks esimesena uuele turule jõudmine või uue niši leidmine. Ettevõtte suhtlus klientidega peab olema avatud ja läbipaistev. Usalduse loomine brändi vastu võtab kaua aega, selle hävitamine käib kiiresti. Turundus peab välja selgitama turu ootused tootele ning viima firma eesmärgid nendega vastavusse. Sellest loengust võtaks kaasa mõtte, mida suurepäraselt kirjeldas slaidide lõpus olnud karikatuur, mis näitab, kui erinevalt võivad firma erinevad osakonnad toodet kirjeldada, ning kuidas ükski neist nägemustest ei lähe kokku kliendi ootustega. Taaskord rõhutame koostöö olulisust!<ref>[https://echo360.e-ope.ee/ess/echo/presentation/f35aeffc-bcd1-44f3-972b-931cfcb47127 Loengusalvestus Hedi Mardisoo, Starman AS]</ref>

Kõik loengutes üles astunud esinejad rääkisid näiliselt erinevatest teemadest. Siiski võis leida ühe läbiva teema, milleks oli koostöö. Koostöö IT ja teiste valdkondade vahel on ülimalt oluline ning ilma selleta suurem süsteem ei toimi. Ükski mutrike üksi masinat tööle ei pane, selleks on tarvis ühist pingutust ning koos eesmärgi poole püüdlemist.

=Õpingukorralduse küsimused=
==Küsimus B==
'''Kukkusid arvestusel läbi. Kaua on võimalik arvestust järele teha? Kellega kokku leppida, et kordussooritust teha? Kuidas toimub kordussooritusele registreerimine? Mis on tähtajad?'''

Õigus kordussoorituseks kehtib ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Kordussoorituse tegemine tuleb kokku leppida õppejõuga. Kordussooritusele registreerimine toimub ÕIS-is. Registreerumise ja soorituse vahele peab jääma vähemalt 2 tööpäeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.2]</ref>

'''Kui palju maksab, kui oled riigi finantseeritaval (RF) õppekohal? Kui palju maksab, kui oled tasulisel (OF) õppekohal?'''

Riigi finantseeritaval õppekohal (RF) on kordussooritus tasuta. Kordussoorituse tasu tasulisel (OF) õppekohal on 20 €.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/finantsinfo/pangarekvisiidid/ Teenuste tasumäärad 2016/2017 õppeaastal]</ref>

==Küsimus 2==
'''Mis on need tegevused, mis tuleb teha enne punase joone päeva? Panna kirja vähemalt neli (4) võimalikku tegevust.'''

Punase joone päevaks peab olema kinnitatud semestri individuaalne õpingukava ja toimunud akadeemilised liikumised.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Mõistete%20selgitusi Õppekorralduse eeskiri 1.2]</ref>

Hiljemalt akadeemilise puhkuse lõppemise järgse semestri punase joone päevaks tuleb esitada avaldus akadeemilise puhkuse lõpetamiseks või pikendamiseks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Üliõpilastel, kellel on õigus akadeemilisel puhkusel viibimise ajal täita õppekava, tuleb esitada ainete deklareerimiseks kirjalik taotlus õppeosakonda hiljemalt semestri punase joone päevaks.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpingute%20peatamine%20ja%20katkestamine Õppekorralduse eeskiri 6.1]</ref>

Õppekava ja/või õppevormi vahetamise taotlemiseks või külalisüliõpilaseks kandideerimiseks tuleb esitada avaldus 1 tööpäev enne semestri punase joone päeva.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Akadeemiline%20liikumine Õppekorralduse eeskiri 7]</ref>

'''Eksamil on saadud positiivne hinne, kuid on soov seda hinnet parandada. Mitu korda on võimalik hinnet parandada ja milline hinne läheb akadeemilisele õiendile lõpetamisel?'''

Eksamil positiivse hinde saanu võib taotleda tulemuse parandamiseks üht korduseksamit ülejärgmise semestri punase joone päevani arvates aine õpetamissemestrist. Tulemuslikul korduseksamil saadud kõrgem hinne asendab õppetulemuste arvestamisel eelnevat eksami hinnet. Tulemuseta korduseksami puhul säilib esialgne hinne.<ref> [http://www.itcollege.ee/tudengile/eeskirjad-ja-juhendid/oppekorraldus-eeskiri/#Õpisooritused Õppekorralduse eeskiri 5.1]</ref>

==Ülesanne==

'''Kui mitme EAP ulatuses tuleb tasuta õppides õppekulud osaliselt hüvitada aasta lõpuks, kui esimese semestri lõpuks on olemas 20 EAPd ja teise semestri lõpuks 22 EAPd? Kui suur on teile esitatav arve?'''

IT Kolledžis on seatud õppekava täies mahus täitmise määraks 27 EAP semestris (54 EAP aastas); kogudes semestrite kohta kumulatiivselt vähem kui 27 EAP, tuleb sooritamata jäänud EAP-de arvelt õppekulud osaliselt hüvitada.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Teine Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Kui Sa täiskoormusega tudengina ei täida õppekava täies mahus, esitatakse Sulle järgmise semestri alguses arve EAP-de eest, mille võrra on jäänud õppekava täies mahus täitmata. Õppekulude osalise hüvitamise määr on 50 € 1 EAP kohta.<ref>[http://www.itcollege.ee/tudengile/kkk/korgharidusreform-kkk/#Kolmas Kõrgharidusreform (KKK)]</ref>

Esimese semestri lõpuks kogutud EAP-d: X=20
Teise semestri lõpuks kogutud EAP-d: Y=22
Aastas kogutud EAP-d: 20+22=42

54-42=12

12x50=600

'''Vastus:'''
Esitatava arve suurus on 600€.

=Viited=
<references />

I027 iseseisvad tööd

2017-03-26T18:11:45Z

Sveelaid: /* 1.praktikum */

User talk:Sveelaid

2016-10-24T20:10:08Z

Sveelaid: /* Kasutusalad */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Kuigi oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühegi suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise võime suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>

1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).

1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.

1990 aastad – koodimurdmine.

2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.

2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.

Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas.<ref>[http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management]http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management</ref> Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert]https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert</ref> Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2</ref>

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.<ref>[http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer]http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer</ref>
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis<ref>[http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/]http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/</ref>, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.<ref>[http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/]http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/</ref>

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat<ref>[http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/onsite%20research/R-D190-2014Nov.pdf]The NETL SuperComputer lk 2</ref>, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide<ref>[http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28]http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28</ref> rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T20:04:41Z

Sveelaid: /* LINPACK jõudlustest */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Kuigi oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühegi suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise võime suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas.<ref>[http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management]http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management</ref> Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert]https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert</ref> Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2</ref>

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.<ref>[http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer]http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer</ref>
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis<ref>[http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/]http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/</ref>, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.<ref>[http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/]http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/</ref>

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat<ref>[http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/onsite%20research/R-D190-2014Nov.pdf]The NETL SuperComputer lk 2</ref>, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide<ref>[http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28]http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28</ref> rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T20:03:10Z

Sveelaid: /* Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity) */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Kuigi oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühegi suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas.<ref>[http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management]http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management</ref> Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert]https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert</ref> Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2</ref>

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.<ref>[http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer]http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer</ref>
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis<ref>[http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/]http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/</ref>, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.<ref>[http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/]http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/</ref>

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat<ref>[http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/onsite%20research/R-D190-2014Nov.pdf]The NETL SuperComputer lk 2</ref>, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide<ref>[http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28]http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28</ref> rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T20:01:11Z

Sveelaid: /* Massiivne jaotatud parallelism */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Kuigi oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas.<ref>[http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management]http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management</ref> Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert]https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert</ref> Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2</ref>

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.<ref>[http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer]http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer</ref>
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis<ref>[http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/]http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/</ref>, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.<ref>[http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/]http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/</ref>

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat<ref>[http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/onsite%20research/R-D190-2014Nov.pdf]The NETL SuperComputer lk 2</ref>, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide<ref>[http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28]http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28</ref> rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:51:31Z

Sveelaid: /* Arengutrendid */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas.<ref>[http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management]http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management</ref> Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert]https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert</ref> Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2</ref>

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.<ref>[http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer]http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer</ref>
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis<ref>[http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/]http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/</ref>, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.<ref>[http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/]http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/</ref>

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat<ref>[http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/onsite%20research/R-D190-2014Nov.pdf]The NETL SuperComputer lk 2</ref>, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide<ref>[http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28]http://www.wikivisually.com/lang-et/wiki/Monte_Carlo_meetod/wiki_ph_id_28</ref> rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:46:58Z

Sveelaid: /* Probleemid */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas.<ref>[http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management]http://www.liquisearch.com/supercomputer/hardware_and_architecture/energy_usage_and_heat_management</ref> Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert]https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorinert</ref> Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-2</ref>

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.<ref>[http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer]http://www.extremetech.com/extreme/131259-ibm-deploys-hot-water-cooled-supercomputer</ref>
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis<ref>[http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/]http://www.zdnet.com/article/china-builds-worlds-fastest-supercomputer/</ref>, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.<ref>[http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/]http://www.intelfreepress.com/news/green-supercomputer-crunches-big-data-in-iceland/39/</ref>

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat<ref>[http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/onsite%20research/R-D190-2014Nov.pdf]The NETL SuperComputer lk 2</ref>, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:31:36Z

Sveelaid: /* Kasutusalad */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.<ref>[http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess]http://www.history.com/this-day-in-history/deep-blue-beats-kasparov-at-chess</ref>

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:27:49Z

Sveelaid: /* Kasutusalad */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#Applications</ref>
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:21:00Z

Sveelaid: /* LINPACK jõudlustest */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS<ref>[http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html]http://www.webopedia.com/TERM/F/FLOPS.html</ref> ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK<ref>[https://www.top500.org/project/linpack/]https://www.top500.org/project/linpack/</ref> jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika<ref>[http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/]http://www.datacenterknowledge.com/archives/2013/07/24/supercomputing-benchmark-set-to-evolve/</ref> osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra<ref>[https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/]https://www.top500.org/project/authors/jack-dongarra/</ref> sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge<ref>[http://icl.cs.utk.edu/hpcc/]http://icl.cs.utk.edu/hpcc/</ref> jõudlustesti ja HPCG<ref>[http://www.hpcg-benchmark.org/]http://www.hpcg-benchmark.org/</ref> jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second)<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second]https://en.wikipedia.org/wiki/Traversed_edges_per_second</ref>. Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:09:18Z

Sveelaid: /* Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity) */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus.<ref>[https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something]https://www.quora.com/Is-a-supercomputer-just-a-huge-cluster-or-am-I-missing-something</ref> Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasid keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T19:01:41Z

Sveelaid: /* Tarkvara */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud.<ref>[http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/]http://www.computerworld.com.au/article/132504/brief_history_supercomputers/</ref> Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref>
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer_operating_systems</ref> Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.<ref>[https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/]https://www.top500.org/news/china-tops-supercomputer-rankings-with-new-93-petaflop-machine/</ref>

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:53:57Z

Sveelaid: /* Massiivne jaotatud parallelism */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/LINPACK_benchmarks]LINPACK_benchmarks</ref> <ref>[http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark]http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/Linpack-benchmark</ref> jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:49:08Z

Sveelaid: /* Massiivne jaotatud parallelism */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:48:23Z

Sveelaid: /* Massiivne jaotatud parallelism */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing)<ref>[https://https://boinc.berkeley.edu/]boinc.berkeley.edu/</ref>, mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:46:10Z

Sveelaid: /* Massiivne tsentraliseeritud parallelism */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.<ref>[https://http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html]http://www.explainthatstuff.com/how-supercomputers-work.html</ref>

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:42:19Z

Sveelaid: /* Arengutrendid */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

==Viited==
<references />

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:40:20Z

Sveelaid: /* Lühidalt superarvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History]https://en.wikipedia.org/wiki/Supercomputer#History</ref>

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:37:16Z

Sveelaid: /* Üldiselt arvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.<ref>[https://http://www.charlesbabbage.net/]Charles Babbage (Dec. 1791 – Oct. 1871) Mathematician, philosopher and (proto-) computer scientist who originated the idea of a programmable computer.</ref>

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.<ref>[https://http://www.tldp.org/LDP/LG/issue72/jones.html]The Godfather of Computing - Charles Babbage</ref>

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).<ref>[https://http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/eniac.html]Programming the ENIAC</ref>

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.<ref>[https://http://jva.cs.iastate.edu/operation.php]http://jva.cs.iastate.edu/</ref>

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.<ref>[https://https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer]https://en.wikipedia.org/wiki/Personal_computer</ref>

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:19:54Z

Sveelaid: /* Lühidalt superarvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]A Tribute to Seymour Cray</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:19:03Z

Sveelaid: /* Probleemid */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]elektri-turuhind</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

User talk:Sveelaid

2016-10-24T18:17:41Z

Sveelaid: /* Arengutrendid */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti. <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

Monte Carlo simulatsioonide rakendamine. Superarvutite abil lahendatakse keerukaid ülesandeid, milles esineb palju vabadusastmeid. See tähendab, et on palju muutujaid, mis võivad muutuda, ning see muudab probleemi lahendamise tavavõtetega äärmiselt keerukaks. Superarvutite abil antakse igale sellisele muutujale suvaline väärtus ning uuritakse saadud tulemust, mille alusel on võimalik kogu probleemi kohta teha järeldusi. Monte Carlo simulatsioonide lahendamine nõuab väga suurt arvutusvõimet, mis tähendab, et mida suurem on arvutusvõime, seda täpsemaid tulemusi on võimalik lahendamisel saada. Seepärast ongi selleks ülesandeks superarvuti kasutamine parim lahendus.<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Monte_Carlo_method]Monte_Carlo_Method</ref>

User talk:Sveelaid

2016-10-24T17:04:53Z

Sveelaid: /* Probleemid */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

==Arengutrendid==
Võttes arvesse superarvutite võimsuse kasvu kiirust viimastel aastatel, on selge, et sama trend jätkub ka tulevikus. India valitsus on teatanud, et plaanib aastaks 2017 luua EFLOPSi (1 eksaflops = 1000 petaflops) piiri ületav superarvuti <ref>[http://www.popsci.com/technology/article/2012-09/india-wants-worlds-fastest-supercomputer-2017]INDIA AIMS TO TAKE THE "WORLD'S FASTEST SUPERCOMPUTER" CROWN BY 2017</ref>

User talk:Sveelaid

2016-10-24T16:50:56Z

Sveelaid: /* Lühidalt superarvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]Behold ATLAS, the fastest computer of 50 years ago</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

User talk:Sveelaid

2016-10-24T16:48:47Z

Sveelaid: /* Üldiselt arvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]birth of the computer</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

User talk:Sveelaid

2016-10-24T16:43:46Z

Sveelaid: /* Lühidalt superarvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

Kui 1980 aastateni toodeti superarvuteid, millel oli vähe protsessoreid, siis 1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.

User talk:Sveelaid

2016-10-24T16:42:27Z

Sveelaid: /* Lühidalt superarvutite ajaloost */

==Üldinfo==
'''Pealkiri:'''"Superarvutid"

'''Autor:''' Sven Veelaid

'''Kursus:''' IT sotsiaalsed, professionaalsed ja eetilised aspektid

'''Õppejõud:''' Kaido Kikkas

==Ajalugu==

===Üldiselt arvutite ajaloost===
Masinad, mida me võime lugeda arvutiteks selle sõna tänapäevases üldlevinud tähenduses, said alguse 19. sajandil Inglise matemaatiku Charles Babbage töödest. Laialdaselt tänapäevaste arvutite isaks peetav Babbage tutvustas ideed programmeeritavast mehaanilisest arvutist. Tõsiasjas, et Babbage’i eluajal ühtegi tema kavandatud arvutusseadet valmis ei ehitatud võib leiutaja ebakompetentsuse asemel süüdistada rahastamise puudulikkust ning isiklikke konflikte.

Olenemata sellest, et Babbage’i masinad olid mehaanilised ja töötanuks peamiselt auru jõul, sarnaneb nende arhitektuur siiski suuresti tänapäeva arvutitele: andmete ja programmi mälu eraldatus, juhistepõhine juhtimine, tingimuslausete kasutamine, eraldi sisendi-väljundi süsteem jne.

Üldiselt saab tänapäevased, see tähendab elektroonilised arvutid jagada kolmeks suureks põlvkonnaks:

1937 – 1946. Aastal 1937 ehitasid John V.Atanasoff ja Clifford Berry esimese digitaalse arvuti, mille nimi oli Atanasoff-Berry Computer (ABC)<ref>[http://www.computerhistory.org/revolution/birth-of-the-computer/4/99]</ref>. Selle ajajärgu arvuteid saatsid mitmesugused tehnoloogilised uuendused, ning peamiselt arendati neid arvuteid militaarkasutuseks. Peamiselt sõjatööstuse tarbeks tootmine hakkas muutuma aastal 1946 kui loodi Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

1947 – 1962. Arvutid hakkasid vaakumtorude asemel kasutama transistoreid, mis omakorda tõstsid märgatavalt arvutite töökindlust. Selle perioodi vältel arendati välja üle 100 programmeerimiskeele. Salvestusseadmetena olid laialdaselt levinud magnetiline lint.

1963 – tänapäev. Leiutati kiibid, mis võimaldasid toota palju väiksemaid, töökindlamaid ning võimsamaid arvuteid, mis suudavad samaaegselt jooksutada mitut programmi. 1980 – loodi MS-Dos. 1981 – IBM tutvustas PC-d. Alguse said Microsoft Windowsi ja personaalarvutite võidukäik.

===Lühidalt superarvutite ajaloost===

Superarvutite ajalugu ulatub 1960 aastatesse kui Manchesteri ülikoolis loodi Atlas Computer (1962), mida tol ajal peeti maailma kõige võimsamaks arvutiks (kiiruseks umbkaudu 1 mikrosekund tehte kohta). Levinud ütlus Atlase kohta väidab, et selle arvuti valmistamisega kahekordistati üleöö Suurbritannia arvutusvõimsus.<ref>[http://www.theregister.co.uk/2012/12/08/ferranti_atlas_50th_birthday/]</ref>

Aastal 1964 lõi Seymour Cray CDC 6600, mis oli 10 korda kiirem ükskõik, millisest teisest tollasest arvutist. Kuna seda arvutit toodeti kokku 100 tükki ning seda kasutati kõikjal üle maailma (kaasa arvatud CERNis), võib öelda, et just selle arvutiga lõi Seymour Cray superarvutite tööstuse. <ref>[http://www.cgl.ucsf.edu/home/tef/cray/tribute.html]</ref>

1990 aastatel hakkasid ilmuma tuhandete protsessoritega superarvutid ning 20. sajandil kümnete tuhandete protsessoritega superarvutid.

==Riistvara ja arhitektuur==

Alates esimeste superarvutite loomisest 1960 aastatel on nende ehitamise üldised põhitõed mitmeti muutunud. Kui algusaastatel peeti jõudluse saavutamiseks olulisemaks innovaatilist disaini ja nn kohalikku parallelismi, siis hilisemad superarvutid tuginevad pigem standartsetele komponentidele ning nende suurele hulgale.

===Massiivne tsentraliseeritud parallelism===
1980 aastate jooksul kasvas nõudlus arvutusvõimsuse järele kiiresti ning sai alguse paljude protsessoritega superarvutite ehitamine, millel oli jagatud mälu ja failisüsteem. Tsentraliseeritud lähenemine tähendab, et hulk üksteisele lähedal asuvaid iseseisvaid arvutusüksusi on omavahel ühendatud läbi kesküksuse (clustering middleware), mis arvutite tööd juhib. See kesküksus on tarkvaraline kiht, mis võimaldab kasutajal kasutada mitmetest arvutitest koosnevat võrku kui ühte suurt arvutit.
Juhul kui kasutatakse suurt hulka pooliseseisvaid arvutusüksusi (millega klasteri puhul ka tegu on), muutub äärmiselt oluliseks nende üksuste vahelise ühenduse kiirus ja paindlikkus.

===Massiivne jaotatud parallelism===
Jaotatud parallelism kasutab suurt hulka arvuteid, mis asuvad erinevates, teineteisest kaugel asuvates asupaikades. Tegu on oportunistliku lähenemisega, mis tähendab, et kesküksus, mis arvutite tööd juhib, saadab arvutile ülesande siis kui arvuti on vaba selle ülesandega tegelemiseks. Selle näiteks võib tuua süsteemi nimega BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), mis kasutab ülisuurte arvutusvõimsuste (mitme petaflopised kiirused) saavutamiseks ligi poolt miljonit arvutit üle maailma, mis kasutavad omavaheliseks suhtluseks internetti. Vaatamata suurte arvutusvõimsuse saavutamisele ei kajastu need kiirused üldiselt maailma võimsaimate arvutite edetabelites, kuna standartse LINPACKi jõudlustesti läbimine on raskendatud. Oportunistlik lähenemine võimaldab saavutada suuri arvutusvõimsusi, ei ole sellele sobivad kõik säärast jõudlust nõudvad ülesanded, eeskätt ülesanded, mis vajavad suurt võimsust korraga ja lühikese ajaperioodi jooksul (näiteks ilmastikuolude täpne ennustamine, vedelike dünaamika simulatsioonid). Seda eelkõige seetõttu, et kõik süsteemi ühendatud arvutid ei ole üldiselt kunagi korraga saadaval. Samuti seepärast, et arvuteid ühendava kanalina kasutatakse internetti, mille kiirus kõigub märgatavalt olenevalt arvutusüksuse asukohast maailmas, kellaajast, konkreetse riistvara spetsiifikast, kasutatavast tehnoloogiast jpm.

==Tarkvara==
Alates esimeste superarvutite valmimisest kuni tänapäevani on nende arhitektuur suuresti muutunud. Kuna algusaastatel oli arvutite kiiremaks muutmise peamiseks meetodiks innovaatiliste lahenduste rakendamine,loodi ka igat arvutit silmas pidades just teatud sellele arvutile sobiv tarkvara.
Tänapäeva superarvutite loomisel kasutatakse pigem paralleelsust ning üldlevinud, tavakasutuses leiduvaid arvutikomponente. See võimaldab riistvaral jooksutada ka levinud tarkvara, nt Linuxit. Siiski, kuna superarvutite ülesehitus erineb tavaarvutit omast (sarnasused on pigem kasutatavates komponentides), ei saa kasutada Linuxit selle nn puhtal kujul, vaid luuakse sellest kindlale arvutile sobiv versioon, st puudub ühtne superarvutitele kehtiv standard. Näiteks kasutab Sunway TaihuLight (2016 juuli seisuga maailma võimsaim arvuti) operatsioonisüsteemi Sunway RaiseOS 2.0.5, mis põhineb Linuxil.

==Jõudluse mõõtmine==

===Võimekus vs mahutavus (capability vs capacity)===
Olenevalt superarvuti kasutusalast jagunevad nad üldiselt kaheks: arvutid, millel on suur võimekus ja arvutid, millel on suur mahutavus. Mahutavuse põhised superarvutid on loodud lahendama üheaegselt mõndasin keskmise suurusega ülesandeid või paljusid väikeseid ülesandeid olles seejuures suhteliselt säästlikud. Sageli ei peeta selliseid süsteeme superarvutiteks, sest need arvutid ei tegele ühe suure probleemi lahendamisega.

Vastandudes eelnevale on võimekusele orienteeritud arvutid loodud silmas pidades seda, et nad suudaksid lahendada ühte suurt ülesannet võimalikult lühikese aja jooksul. Taolisi süsteeme kasutatakse sageli ülesannetel, kus on vaja lühikese aja jooksul läbi töötada palju informatsiooni, näiteks ilmaennustus, mille puhul on olemasolevate andmete kiire analüüs kriitilise tähtsusega.

===LINPACK jõudlustest===
Üldiselt kasutatakse superarvutite võimekuse mõõtmiseks ühikut FLOPS ehk tehteid murdarvudega ühe sekundi kohta (floating point operations per second). Just sellele ühikule on orienteeritud ka LINPACK jõudlustest, kõige levinum ja tunnustatum test, mille alusel superarvutite jõudlust hinnatakse. LINPACKi testi käigus antakse arvutile sisendiks n*n suurune tabel, mis on täidetud lineaarvõrranditega kujul Ax = b. Arvuti kiiruse hindamiseks mõõdetakse aega, mis arvutil kulub kõikidele võrranditele lahendite leidmiseks.

Antud tulemusi kasutatakse edetabeli TOP500 loomiseks, kuhu on kantud 500 maailma võimsamat arvutit. LINPACKi testi eesmärk on anda hinnang arvuti jõudlusele eluliste ülesannete lahendamisel, kuid silmas tuleb pidada, et testi näol on tegemist lihtsustusega. See tähendab, et ükski eluline ülesanne ei koosne vaid lineaarvõrranditest. Samuti on test sattunud kriitika osaliseks, sest see hindab vaid ühte tüüpi ülesannete lahendamise kiirust, jättes arvestamata, et superarvutid luuakse üldiselt kindlaid ülesandeid silmas pidades, mistõttu on superarvutite arhitektuur erinev ning alati ei ole see orienteeritud ülesandele, mis nõuab lineaartehete lahendamist. Kokkuvõtvalt, teatud ülesanded nõuavad peale lineaarvõrrandite lahendamise suuremat mälumahtu, paremat täisarvude töötlemise võimet, võimsamat sisendi-väljundi süsteemi, kiiremat andmesidet vms.

Tennessee Ülikooli arvutiteaduste professori Jack Dongarra sõnul tegeletakse hetkel aktiivselt sellega, kuidas superarvutite testimist muuta nii, et see annaks arvuti omadustele laiema hinnangu. Alternatiividena on välja pakutud HPC Challenge jõudlustesti ja HPCG jõudlustesti, mis kasutavad kiiruse mõõtmisel ühikut TEPS (Traversed Edges Per Second). Kriitikast hoolimata on LINPACKi test jäänud kasutusse tänu sellele, et selle alusel on võimalik saada üks konkreetne number, mida on lihtne võrrelda teiste arvutite tulemustega.

==Kasutusalad==
Superarvutite kasutamise valdkonnad võib laias laastus grupeerida kümnendite kaupa, sest üldjoontes on igal kümnendil esile tõusnud teatud valdkonnad, kus suur arvutusvõimsus on erakordselt oluline.
1970 aastad – Ilmaennustus, aerodünaamika. Arvutusvõimsuse kasv võimaldas muuta täpsemaid kliimamudeleid ning neid ka simuleerida, misläbi muutusid ilmaennustused täpsemaks ning pikenes ka ajaperiood, mille kohta on võimalik ilma suhteliselt suure täpsusega hinnata.
Aerodünaamika arengu tähtsus oli kõige märgatavam lennunduses, kus tänu valdkonna arengule oli võimalik muuta lennutransport kiiremaks, sagedasemaks (seos ilmaennustuse täpsuse tõusuga) ja usaldusväärsemaks (aerodünaamika arengu kiirenemine viis lõpule ka propellermootorite asendamise reaktiivmootoritega – lennukiiruste kasv).
1980 aastad – tõenäosusanalüüs, radiatsioonikaitsete modelleerimine. Tõenäosusanalüüs on matemaatiline töövõte, mis võimaldab hinnata tulemuste jaotust vastavalt sisendite mitmekesisusele. Varem ülimalt töömahukaks peetud meetodit varem teaduses praktiliselt ei rakendatud, kuid arvutusjõudluse kasv võimaldas meetodit kasutada mitmetes teadusharudes, kaasa arvatud radiatsioonikaitsete modelleerimises, mis seoses tuumarelva arendamise ja külma sõjaga päevakorras oli.
1990 aastad – koodimurdmine.
2000 aastad – tuumasimulatsioonid. Tuumasimulatsioonide läbiviimine arvutite abil loodud mudelite abil asendas suuresti reaalsete tuumakatsetuste läbiviimist.
2010 aastad – molekulaardünaamika. Saab võimalikuks keeruka struktuuriga molekulide käitumise uurimine läbi simulatsioonide.
Eeltoodud kasutusalad on pigem ülevaatlikud ning ei peegelda kogu superarvutite kasutusvaldkondade spektrit, vaid annab ülevaate erinevatest valdkondadest. Lisaks kasutatakse superarvuteid näiteks inimaju töö simuleerimiseks, kvantmehaanika mudelite uurimiseks, nafta ja gaasi leiualade otsimiseks, füüsikalise simulatsioonide läbiviimiseks, krüptoanalüüsiks jpm.
Olenemata superarvutite laiast kasutusalast, on nad sageli siiski ülimalt spetsiifilised ning loodud lahendama üht kindlat ülesannet. Näiteks IBM Deep Blue, arvuti mis loodi 1996 aastal eesmärgiga mängida selle abil malet ning võita tollast male maailmameistrit Garry Kasparovit.

==Probleemid==
Superarvutitega seotud peamiseks probleemiks võib pidada soojuse eraldumist. Nii nagu ka tavakasutuses olevate arvutite puhul, vajab ka superarvuti töötamiseks energiat, kuid seda märksa suuremal skaalal kui tavaseadmete korral. Tööks kulutatav energia eraldub pärast arvutusprotsessis kasutamist soojusena, mis omakorda võib olla kahjulik arvuti osadele. Jahutusega seotud probleemid on toonud hulga innovaatilisi lahendusi soojuse juhtimise vallas. Selle parimaks näiteks on 1985 aastal ettevõtte Cray Research poolt toodetud superarvuti Cray-2, mis pidi olema töötamise ajal tervenisti sukeldatud spetsiaalsesse jahutusvedelikku floroinerti. Selle arvuti jahutussüsteem, nn kosk, mis pumpas floroinerti läbi seadme, oli mõõtmetelt võrreldav arvutusüksuse endaga.

Tänapäeva uuemate seadmete töötamisel eralduvat soojust püütakse kasutada muudel praktilistel otstarvetel, näiteks hoonete kütmisel. Viimase kasutusala näiteks on Zürichi Tehnoloogiainstituudis kasutatav, 2010 valminud IBM Aquasar, mille uudses kuuma vett kasutavas jahutussüsteemis ringlevat vett kasutatakse lisaks ka ülikooli ruumide kütmisel.
Eelnevas näites toodud kasutusviis on ühtlasi ka suurepäraseks kokkuhoiumeetodiks, sest superarvutite ülalpidamise kulud ainuüksi elektrienergia arvelt on suured – Tianhe 1A, teine 2010 aasta superarvuti, tarvitab 4,04 MW energiat tunnis, mis näiteks käesoleva aasta (2016) septembri elektrihindades <ref>[https://www.energia.ee/elektri-turuhind]</ref> teeb jooksevkuludeks umbes 160 eurot tunnis ehk ligikaudu 1,4 miljonit eurot aastas.

Superarvutite efektiivsust mõõdetakse ühikutes FLOPSi vati kohta, st mida suurem on selles ühikus kajastuv number, seda rohkem tehteid suudab arvuti teha kasutades selleks ühe vati võrra energiat. Kusjuures asub märkimisväärne superarvuti Islandil Raykjavikis, Thor Data Centres, mis kasutab oma energiana täielikult taastuvenergiat. Sellisele saavutusele aitab kaasa ka Islandi loomupoolest külm kliima, mida saab ära kasutada arvuti jahutamiseks ning seeläbi hoida jahutusele tehtavad kulutused võimalikult väikesed.

Kuna superarvutite oodatavaks tööeaks loetakse umbes kolm aastat, on soojusjuhtimisel veel teine oluline roll. Nimelt võivad liigse soojuse korral kahjustuda arvutiosad (tekkida külmjoodised, sulamine), mis lühendaks seadme tööiga veelgi, tähendades seejuures suuri parandamisele kuluvaid kulutusi.
1990 aastatel levima hakanud tuhandete protsessoritega superarvutite ja paralleelsüsteemide murekohaks on ka andmete ülekandmise kiirus. Insenerid peavad lisaks arvuti andmete töötlemise kiirusele pöörama tähelepanu sellele, kui kiiresti suudavad arvuti erinevad komponendid omavahel informatsiooni vahetada. Arvuti maksimaalset jõudlust silmas pidades ei tohiks tekkida olukordasid, kus mõni arvutusüksus ei tööta tänu sellele, et ta ei ole piisavalt kiiresti saanud kätte algandmeid või pole suutnud piisavalt kiiresti edasi saata juba töödeldud andmeid.

See probleem on eriti tõsine suurte hajusate paralleelsüsteemide juures, mille korral võivad erinevad arvutusüksused (teatud süsteemide puhul võivad selleks olla ka võrgus osalevad tavaarvutid) asuda geograafiliselt teineteisest väga kaugel, ning andmete ülekandmiseks ühelt komponendilt teisele kasutatakse sageli standartseid lahendusi nagu internet. Viimase kiirus oleneb jällegi suuresti geograafilisest asukohast, infrastruktuurist, võrgukoormusest jms.
Korraga nii klaster- kui hajussüsteeme painavaks kitsaskohaks võib osutuda ka sobiva arvutusloogika puudumine. See tähendab, et lisaks arvuti arvutusvõimsusele tuleb tähelepanu pöörata ka sellele, millise loogika alusel toimib üldist infotöötlust juhtiva üksuse töö. Nt ei tohiks hajussüsteemis juhtida suuremahulist ülesannet aeglasemale protsessorile, eriti kui selle ülesande lõpptulem on sisendiks uuele ülesandele.