Ilma ennusatavad arvutid (0)

ILMA ENNUSTAVAD ARVUTID
ALINA SAMOILOVA
Ilma ennustamine kuulub laia meteoroloogiaks nimetatavasse teadusvaldkonda. Selle eesmärgiks on vaadelda ja uurida atmosfääris aset leidvaid protsesse. Näiteks soojade ja külmade õhumasside liikumine, pilvede teke ja areng. Ilma ennustus on tulnud meteoroloog Lewis Richardsoni mõttest, kus ta arvas , et kuna atmosfäär allub füüsikaseadustele, võib ta ilma ennustada matemaatiliste arvutuste abil. Kaasaegsed ilmaprognoosid sisaldavad mahukaid matemaatilisi arvutusi suurtest vaatlustest ja muudest allikatest kogutud andmehulkadega. Seetõttu muutus täpsem prognoosimine võimalikuks alles pärast arvutite leiutamist. Ilma ennustamisel ja paremate prognoosiprogrammide väljatöötamisel kasutatakse võimsaid arvuteid nagu klaster- ehk kobararvuteid, ning superarvuteid.
Klastriks ehk kobaraks nimetatakse infotehnoloogias gruppi omavahel ühendatud arvuteid, mis töötavad ühtse kogumina. Klastrite loomise eesmärgiks on paralleelarvutuste abil jõudluse kasvatamine ja veakindluse tagamine. 
Klastrid jagunevad kolmeks:
1) Töökindlusklaster on klaster, mille puhul on oluline et süsteem oleks alati töökorras. Tüüpiline töökindlusklaster jaguneb primaarseks sõlmeks, mis täidab mingit ülesannet, ja tagavarasõlmedeks, mis on kuulavas režiimis. Primaarse sõlme riknemisel võtab mõni teine klastri sõlm selle tööülesanded üle.
2) Arvutusklaster on klastri tüüp, mida peamiselt kasutatakse suurt arvutusvõimsust nõudvate teaduslikke arvutuste tegemiseks. Neid võib jagada omakorda kaheks: Beowulf ja võreklaster. Beowulf on üle kohtvõrgu ehitatud klaster, mis peamiselt koosneb laiatarberiistvarast. Tavaliselt kasutatakse üht juhtsõlme, mis on ühendatud välismaailmaga ja millel on sisend - ja väljundseadmed . Võreklaster on aga klaster, kus sõlmed on omavahel palju nõrgemalt seotud. Võreklastritel rakendatakse ülesandeid, mis on väga kergesti paralleelseks muudetavad ega vaja klastri sõlmede omavahelist suhtlust. 
3) Koormuse jagamise klastrid on omamoodi hübriid töökindlusklastrist ja arvutusklastrist. Töökoormus tasakaalustatakse sõlmede vahel, et suurendada läbilaske võimet, vähendada viiteaegu ja vältida ülekoormatust. Samas ühe sõlme riknemise korral on võimalik koormus teistele arvutitele üle kanda
Superarvuti  on arvuti, mis kuulub esimeste hulka oma töötlemissuutlikuse, eriti arvutuskiiruse poolest. Superarvuteid kasutatakse väga palju arvutusi nõudvate ülesannete lahendamiseks. Need arvutid tarvitavad ja toodavad väga lühikese aja jooksul väga suurtes kogustes andmeid. Tavaliselt on superarvutid spetsialiseeritud teatud tüüpi arvutustele, tavaliselt numbrilistele arvutustele, ning tänu sellele töötavad halvemini üldisemate andmetöötlus ülesannete puhul. Superarvutite mälu on väga hoolikalt disainitud, et tagada, et protsessor saaks pidevalt infot ja juhendeid.
Superarvuteid ei kasutata ainult ilmaennustamises, vaid ka kvantfüüsikas, kliimauuringutes, molekulide modelleerimiseks ja füüsikaliste simulatsioonide jaoks.
Kuna superarvutid on nii võimsad ja teevad palju arvutusi ning selle tagajärjel kuumenevad üle, siis on neid tihtipeale vaja jahutada.
Tehnoloogiad , mis on välja töötatud superarvutite jaoks, sisaldavad:

Vektortöötlust

Vedelikjahutust

NUMA – arvuti mälu disain

Andmete paigutamist korraga kahele füüsilisele kettale, et neid kiiremini kasutada.

Paralleelseid failisüsteeme
Üldiselt kasutatakse superarvuti kiiruse mõõtmiseks ühikut „FLOPS“ ehk ujuvkoma arvutuste arv sekundis. Kiiruse mõõtmiseks kasutatakse üldiselt jõudlustesti LINPACK, kus tuleb arvutil lahendada tihe lineaarvõrrandite süsteem.
Praegust arengukiirust arvestades peaksid superarvutite kiirused jõudma exaflopsni (1018 flopsi) aastal 2014.
Ilma ennustamiseks on vajalikud võimsad arvutid, mis teeksid ära matemaatilisi arvutusi kiiresti ja ilma vigadeta. Selleks on olemas kahte tüüpi arvutid, millega ilma ennustatakse. Ühed on klaster- ehk kobararvutid ning teised on superarvutid. Klastri arvutusvõimsus võib olla sama kui superarvuti arvutusvõimsus, kuid ta on hinna-jõudluse poolest siiski odavam.