سیستم‌های محاسبات سنگین: تحولی در عملکرد و کارایی

مقدمه

با رشد روزافزون حجم داده‌ها و پیچیدگی محاسبات، نیاز به راهکارهای پیشرفته برای پردازش و تحلیل داده‌ها به شدت احساس می‌شود. سیستم‌های محاسبات سنگین (High-Performance Computing یا HPC) به عنوان یکی از اصلی‌ترین ابزارها برای مواجهه با این چالش‌ها مطرح شده‌اند. این سیستم‌ها با ارائه توان محاسباتی بسیار بالا، امکان تحلیل و پردازش حجم عظیمی از داده‌ها را در زمانی کوتاه فراهم می‌کنند. در این مقاله، به بررسی سیستم‌های محاسبات سنگین، اجزا، کاربردها، مزایا و تکنولوژی‌های مرتبط با آن‌ها می‌پردازیم.

مفهوم سیستم‌های محاسبات سنگین

سیستم‌های محاسبات سنگین به مجموعه‌ای از منابع محاسباتی گفته می‌شود که با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته محاسباتی و پردازشی، توانایی انجام محاسبات پیچیده و حجیم را در زمان کوتاه دارند. این سیستم‌ها معمولاً شامل چندین پردازنده، حافظه بزرگ و سریع، و سیستم‌های ذخیره‌سازی پیشرفته هستند که به صورت هماهنگ عمل می‌کنند.

اجزای اصلی سیستم‌های محاسبات سنگین

پردازنده‌های قدرتمند: سیستم‌های HPC از پردازنده‌های چند هسته‌ای و پردازنده‌های گرافیکی (GPU) برای افزایش توان پردازشی استفاده می‌کنند.
حافظه سریع و بزرگ: استفاده از حافظه‌های با سرعت بالا و ظرفیت بزرگ برای پشتیبانی از پردازش‌های حجیم و پیچیده.
سیستم‌های ذخیره‌سازی پیشرفته: استفاده از تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی سریع مانند SSD و NVMe برای دسترسی سریع به داده‌ها.
شبکه‌های پرسرعت: شبکه‌های ارتباطی با پهنای باند بالا برای انتقال سریع داده‌ها بین اجزای مختلف سیستم.
نرم‌افزارهای مدیریت و بهینه‌سازی: نرم‌افزارهایی که به مدیریت منابع و بهینه‌سازی عملکرد سیستم کمک می‌کنند.

کاربردهای سیستم‌های محاسبات سنگین

تحقیقات علمی: سیستم‌های HPC در حوزه‌های مختلف علمی مانند فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و هواشناسی برای انجام شبیه‌سازی‌ها و تحلیل‌های پیچیده استفاده می‌شوند.
صنایع مهندسی: در صنایع مهندسی، سیستم‌های HPC برای طراحی و تحلیل محصولات، شبیه‌سازی فرآیندها و بهینه‌سازی عملکرد استفاده می‌شوند.
پردازش داده‌های بزرگ: در حوزه‌هایی مانند تحلیل داده‌های مالی، بیوانفورماتیک و شبکه‌های اجتماعی، HPC برای پردازش و تحلیل داده‌های بزرگ و پیچیده به کار می‌رود.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: آموزش مدل‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی با استفاده از داده‌های حجیم و پیچیده با بهره‌گیری از توان محاسباتی بالای HPC امکان‌پذیر است.
صنعت سرگرمی و رسانه: در صنعت فیلم‌سازی و بازی‌های ویدیویی، HPC برای رندرینگ سریع تصاویر و انجام شبیه‌سازی‌های پیچیده استفاده می‌شود.

مزایای سیستم‌های محاسبات سنگین

افزایش سرعت پردازش: با استفاده از توان محاسباتی بالا، زمان مورد نیاز برای انجام محاسبات پیچیده به شدت کاهش می‌یابد.
بهبود دقت و کیفیت نتایج: توانایی انجام محاسبات دقیق‌تر و تحلیل‌های پیچیده‌تر به دلیل دسترسی به منابع پردازشی بیشتر.
افزایش بهره‌وری: با کاهش زمان پردازش و افزایش دقت نتایج، بهره‌وری کلی سیستم افزایش می‌یابد.
مقیاس‌پذیری: امکان افزایش توان پردازشی با اضافه کردن منابع جدید به سیستم بدون نیاز به تغییرات اساسی در ساختار سیستم.

تکنولوژی‌های مرتبط با سیستم‌های محاسبات سنگین

پردازنده‌های چند هسته‌ای (Multi-Core Processors): استفاده از پردازنده‌های چند هسته‌ای برای افزایش توان پردازشی و انجام محاسبات موازی.
واحد پردازش گرافیکی (GPU): بهره‌گیری از توان پردازشی بالای GPUها برای انجام محاسبات موازی و پردازش‌های سنگین.
شبکه‌های با پهنای باند بالا: استفاده از شبکه‌های ارتباطی سریع مانند InfiniBand برای انتقال سریع داده‌ها بین اجزای سیستم.
سیستم‌های ذخیره‌سازی سریع: استفاده از تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی سریع مانند SSD و NVMe برای دسترسی سریع به داده‌ها.
رایانش ابری: استفاده از خدمات محاسبات ابری برای افزایش مقیاس‌پذیری و بهره‌وری سیستم‌های HPC.

نتیجه‌گیری

سیستم‌های محاسبات سنگین به عنوان یکی از اصلی‌ترین ابزارها برای مواجهه با چالش‌های پردازش داده‌های بزرگ و پیچیده، نقش بسزایی در بهبود عملکرد و کارایی سیستم‌های کامپیوتری ایفا می‌کنند. با استفاده از این سیستم‌ها، می‌توان به نتایج دقیق‌تر و سریع‌تری دست یافت و بهره‌وری کلی سیستم را افزایش داد. با توجه به پیشرفت‌های روزافزون در حوزه فناوری اطلاعات، انتظار می‌رود که نقش سیستم‌های HPC در آینده‌ای نه چندان دور بیش از پیش پررنگ‌تر شود.

لیست سیستم های مرکز اجاره ابررایانه HPC-Center.ir به همراه قیمت و مشخصات سخت افزاری :

رندرینگ:

کارت گرافیک	CPU-Thread	RAM (GB)	حافظه (GB)	CPU-Speed	ماهیانه(تومان)	هفتگی	روزانه
24 گیگ 3090	56	64	250 Nvme	2.40- 3.30 GHz	11,000,000	3,600,000	570,000
24 گیگ 3090	56	64	250 Nvme	2.40- 3.30 GHz	11,000,000	3,600,000	570,000

محاسباتی:

شماره	CPU-Thread	RAM (GB)	حافظه (GB)	CPU-Speed	ماهیانه(تومان)	هفتگی	روزانه
1	16	4	300	2.40-2.70 GHz	580,000	190,000	50,000
2	16	12	300	2.40-2.70 GHz	940,000	310,000	60,000
3	16	24	292	2.40-2.70 GHz	1,130,000	370,000	60,000
4	24	32	600	2.40- 2.70 GHz	1,720,000	570,000	115,000
5	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
6	24	24	292	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
7	24	24	292	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
8	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
9	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
10	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
11	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
12	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
13	24	24	300	2.50- 2.90 GHz	1,650,000	550,000	115,000
14	24	24	600+300	2.50- 2.90 GHz	2,120,000	700,000	115,000
15	24	32	300	2.50- 2.90 GHz	1,820,000	600,000	115,000
16	24	32	600	2.50- 2.90 GHz	2,070,000	690,000	115,000
17	24	48	290	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
18	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
19	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
20	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
21	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
22	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
23	24	48	300	2.50- 2.90 GHz	1,960,000	650,000	115,000
24	24	64	300	2.50- 2.90 GHz	2,170,000	720,000	115,000
25	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
26	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
27	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
28	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
29	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
30	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
31	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
32	24	24	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
33	24	28	300	2.66-3.06 GHz	1,720,000	570,000	115,000
34	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
35	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
36	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
37	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
38	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
39	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
40	24	48	300	2.66-3.06 GHz	1,960,000	650,000	115,000
41	24	48	460	2.66-3.06 GHz	2,070,000	690,000	115,000
42	24	48	600	2.66-3.06 GHz	2,300,000	760,000	115,000
43	24	64	292	2.66-3.06 GHz	2,170,000	720,000	115,000
44	24	64	300	2.66-3.06 GHz	2,170,000	720,000	115,000
45	24	64	300+300	2.66-3.06 GHz	2,410,000	800,000	115,000
46	24	64	300	2.80- 3.20 GHz	2,170,000	720,000	115,000
47	24	24	300	2.93-3.33 GHz	1,890,000	630,000	115,000
48	24	24	300	2.93-3.33 GHz	1,890,000	630,000	115,000
49	24	24	292	2.93- 3.33 GHz	1,890,000	630,000	115,000
50	24	32	300	2.93-3.33 GHz	2,070,000	690,000	115,000
51	24	32	300	2.93-3.33 GHz	2,070,000	690,000	115,000
52	24	48	290	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
53	24	48	300+300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
54	24	48	300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
55	24	48	300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
56	24	48	300+300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	115,000
57	24	48	300	2.93-3.33 GHz	2,240,000	740,000	126,500
58	24	64	300	2.93-3.33 GHz	2,400,000	800,000	115,000
59	24	64	300	2.93-3.33 GHz	2,400,000	800,000	115,000
64	24	64	300	2.93-3.33 GHz	2,400,000	800,000	115,000
60	24	64	592	2.93-3.33 GHz	2,580,000	860,000	115,000
61	24	64	292+300	2.93-3.33 GHz	2,580,000	860,000	120,000
62	24	64	584	2.93-3.33 GHz	2,580,000	860,000	115,000
63	24	128	300	2.93-3.33 GHz	3,100,000	1,000,000	150,000
65	24	32	300+300	3.06- 3.46 GHz	2,580,000	860,000	115,000
66	24	32	300	3.06- 3.46 GHz	2,240,000	740,000	115,000
67	24	48	300	3.06- 3.46 GHz	2,240,000	740,000	115,000
68	24	64	292	3.06- 3.46 GHz	2,240,000	740,000	140,000
69	24	128	300	3.06- 3.46 GHz	3,100,000	1,000,000	180,000
70	24	48	240	3.36- 3.60 GHz	2,410,000	800,000	140,000
71	24	64	600	3.36- 3.60 GHz	2,410,000	800,000	140,000
72	24	32	500	3.36- 3.60 GHz	2,410,000	800,000	150,000
73	24	256	440	3.46-3.73 GHz	5,730,000	1,910,000	150,000
74	24	48	900	3.46-3.73 GHz	2,580,000	860,000	150,000
75	32	32	1.2 TB	2.60- 3.40 GHz	3,450,000	1,150,000	150,000
76	40	32	300	1.70- 2.10 GHz	2,410,000	800,000	230,000
77	40	32	900	3.00- 3.60 GHz	4,140,000	1,380,000	230,000
78	40	128	240+900	3.00- 3.60 GHz	6,090,000	2,030,000	230,000
79	40	64	584	3.00- 3.60 GHz	4,650,000	1,550,000	230,000
80	40	64	584	3.00- 3.60 GHz	4,650,000	1,550,000	230,000
81	40	64	240+300	3.00- 3.60 GHz	4,710,000	1,570,000	230,000
82	40	64	900	3.00- 3.60 GHz	5,000,000	1,600,000	230,000
83	40	64	900	3.00- 3.60 GHz	5,000,000	1,600,000	230,000
84	40	96	900	3.00- 3.60 GHz	5,170,000	1,720,000	280,000
85	40	128	240	3.00- 3.60 GHz	5,340,000	1,780,000	280,000
86	40	128	584	3.00- 3.60 GHz	5,520,000	1,840,000	280,000
87	48	64	584	2.40- 3.20 GHz	5,170,000	1,720,000	340,000
88	48	32	240	2.50- 2.90 GHz	4,480,000	1,490,000	340,000
89	48	32	292	2.50- 2.90 GHz	4,480,000	1,490,000	340,000
90	48	48	900	2.50- 2.90 GHz	5,000,000	1,660,000	340,000
91	48	64	600	2.50- 2.90 GHz	5,340,000	1,780,000	340,000
92	48	96	900	2.50- 2.90 GHz	5,860,000	1,950,000	340,000
93	48	256	240+1.8 TB	2.50- 2.90 GHz	8,910,000	2,970,000	340,000
94	48	64	300	2.70- 3.50 GHz	5,460,000	1,820,000	340,000
95	48	64	240	2.70- 3.50 GHz	5,170,000	1,720,000	340,000
96	48	64	240	2.70- 3.50 GHz	5,340,000	1,780,000	340,000
97	48	64	584	2.70- 3.50 GHz	5,520,000	1,840,000	340,000
98	48	64	900	2.70- 3.50 GHz	5,690,000	1,890,000	340,000
99	48	128	300	2.70- 3.50 GHz	5,980,000	1,990,000	340,000
100	48	128	600+1.8 TB	2.70- 3.50 GHz	7,240,000	2,410,000	340,000
101	48	96	900	2.70- 3.50 GHz	6,030,000	2,010,000	400,000
102	48	128	300+1.8 TB	2.70- 3.50 GHz	7,240,000	2,410,000	460,000
103	48	128	300	2.70- 3.50 GHz	6,210,000	2,070,000	460,000
104	48	128	600	2.70- 3.50 GHz	6,380,000	2,120,000	460,000
105	48	128	600	2.70- 3.50 GHz	6,380,000	2,120,000	460,000
106	48	128	900	2.70- 3.50 GHz	6,210,000	2,070,000	460,000
107	48	128	900	2.70- 3.50 GHz	6,210,000	2,070,000	460,000
108	48	64	300	2.50- 3.30 GHz	5,170,000	1,720,000	460,000
109	56	64	120	2.40- 3.30 GHz	5,170,000	1,720,000	460,000
110	56	128	120	2.40- 3.30 GHz	6,720,000	2,240,000	460,000
111	56	64	300	2.40- 3.30 GHz	5,340,000	1,780,000	460,000
	56	64	300	2.40- 3.30 GHz	5,340,000	1,780,000	460,000
112	56	64	300+1.8 TB	2.40- 3.30 GHz	6,720,000	2,240,000	460,000
113	56	64	600	2.40- 3.30 GHz	5,520,000	1,840,000	460,000
114	56	64	600	2.40- 3.30 GHz	5,520,000	1,840,000	460,000
115	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
116	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
117	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
118	56	64	900	2.40- 3.30 GHz	5,690,000	1,890,000	460,000
119	56	64	600+1.8 TB	2.40- 3.30 GHz	6,900,000	2,300,000	460,000
120	56	128	600	2.40- 3.30 GHz	6,550,000	2,180,000	460,000
121	72	64	250	2.30- 3.60 GHz	8,280,000	2,760,000	570,000
122	72	64	900	2.30- 3.60 GHz	8,280,000	2,760,000	570,000
123	80	128	600	2.00- 2.20 GHz	5,520,000	1,840,000	570,000
124	88	256	600	2.20- 3.60 GHz	11,500,000	3,830,000	690,000
125	120	256	900	2.80- 3.40 GHz	12,070,000	4,020,000	690,000
126	176	256	900	2.20- 3.30 GHz	18,970,000	6,320,000	1,000,000