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超級(jí)計(jì)算機(jī)是一種嚴(yán)肅的工具，做的都是高大上的計(jì)算。它們往往從事于嚴(yán)肅的用途，比如原子彈模擬、氣候模擬和高等物理學(xué)。當(dāng)然，它們的花費(fèi)也很高大上。在最新的超級(jí)計(jì)算機(jī) Top500 排名中，中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)研制的天河 2 號(hào)位居第一，而天河 2 號(hào)的建造耗資約 3.9 億美元！

但是，也有一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)，是由博伊西州立大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系的一名在讀博士 Joshua Kiepert 用樹莓派構(gòu)建完成的，其建造成本低于2000美元。

不，這不是我編造的。它一個(gè)真實(shí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，由超頻到 1GHz 的 B 型樹莓派的 ARM11 處理器與 VideoCore IV GPU 組成。每個(gè)都配備了 512MB 的內(nèi)存、一對(duì) USB 端口和 1 個(gè) 10/100 BaseT 以太網(wǎng)端口。

那么天河 2 號(hào)和博伊西州立大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)有什么共同點(diǎn)嗎？它們都運(yùn)行 Linux 系統(tǒng)。世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)前 500 強(qiáng)中有 486 個(gè)也同樣運(yùn)行的是 Linux 系統(tǒng)。這是從 20 多年前就開始的格局。而現(xiàn)在的趨勢(shì)是超級(jí)計(jì)算機(jī)開始由廉價(jià)單元組成，因?yàn)?Kiepert 的機(jī)器并不是唯一一個(gè)無(wú)所謂預(yù)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

麻省大學(xué)達(dá)特茅斯分校的物理學(xué)副教授 Gaurav Khanna 創(chuàng)建了一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)僅用了不足 200 臺(tái)的 PlayStation3 視頻游戲機(jī)。

PlayStation 游戲機(jī)由一個(gè) 3.2 GHz 的基于 PowerPC 的 Power 處理器所驅(qū)動(dòng)。每個(gè)都配有 512M 的內(nèi)存。你現(xiàn)在仍然可以花 200 美元買到一個(gè)，盡管索尼將在年底逐步淘汰它們。Khanna 僅用了 16 個(gè) PlayStation 3 構(gòu)建了他第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，所以你也可以花費(fèi)不到 4000 美元就擁有你自己的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

這些機(jī)器可能是用玩具建成的，但他們不是玩具。Khanna 已經(jīng)用它做了嚴(yán)肅的天體物理學(xué)研究。一個(gè)白帽子黑客組織使用了類似的 PlayStation 3 超級(jí)計(jì)算機(jī)在 2008 年破解了 SSL 的 MD5 哈希算法。

兩年后，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室研制的 Condor Cluster，使用了 1760 個(gè)索尼的 PlayStation 3 的處理器和168 個(gè)通用的圖形處理單元。這個(gè)低廉的超級(jí)計(jì)算機(jī)，每秒運(yùn)行約 500 TFLOP ，即每秒可進(jìn)行 500 萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

其他的一些便宜且適用于構(gòu)建家庭超級(jí)計(jì)算機(jī)的構(gòu)件包括，專業(yè)并行處理板卡，比如信用卡大小的 99 美元的 Parallella 板卡，以及高端顯卡，比如 Nvidia 的 Titan Z 和 AMD 的 FirePro W9100。這些高端板卡的市場(chǎng)零售價(jià)約 3000 美元，一些想要一臺(tái)夢(mèng)幻般的機(jī)器的玩家為此參加了英特爾極限大師賽：英雄聯(lián)盟世界錦標(biāo)賽，要是甚至有機(jī)會(huì)得到了第一名的話，能獲得超過 10 萬(wàn)美元獎(jiǎng)金。另一方面，一個(gè)能夠自己提供超過 2.5TFLOPS 計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)，對(duì)于科學(xué)家和研究人員來說，這為他們提供了一個(gè)可以擁有自己專屬的超級(jí)計(jì)算機(jī)的經(jīng)濟(jì)的方法。

而超級(jí)計(jì)算機(jī)與 Linux 的連接，這一切都始于 1994 年戈達(dá)德航天中心的第一個(gè)名為 Beowulf 超級(jí)計(jì)算機(jī)。

按照我們的標(biāo)準(zhǔn)，Beowulf 不能算是最優(yōu)越的。但在那個(gè)時(shí)期，作為第一臺(tái)自制的超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的 16 個(gè)英特爾486DX 處理器和 10Mbps 的以太網(wǎng)總線，是個(gè)偉大的創(chuàng)舉。Beowulf 是由美國(guó)航空航天局的承建商 Don Becker 和 Thomas Sterling 所設(shè)計(jì)的，是第一臺(tái)“創(chuàng)客”超級(jí)計(jì)算機(jī)。它的“計(jì)算部件” 486DX PC，成本僅有幾千美元。盡管它的速度只有個(gè)位數(shù)的 GFLOPS （吉拍，每秒10億次）浮點(diǎn)運(yùn)算，Beowulf 表明了你可以用商用現(xiàn)貨（COTS）硬件和 Linux 創(chuàng)建超級(jí)計(jì)算機(jī)。

我真希望我參與創(chuàng)建了一部分，但是我 1994 年就離開了戈達(dá)德，開始了作為一名全職的科技記者的職業(yè)生涯。該死。

但是盡管我只是使用筆記本的記者，我依然能夠體會(huì)到 COTS 和開源軟件是如何永遠(yuǎn)的改變了超級(jí)計(jì)算機(jī)。我希望現(xiàn)在讀這篇文章的你也能。因?yàn)?，無(wú)論是 Raspberry Pi 集群，還是超過 300 萬(wàn)個(gè)英特爾的 Ivy Bridge 和 Xeon Phi 芯片的龐然大物，幾乎所有當(dāng)代的超級(jí)計(jì)算機(jī)都可以追溯到 Beowulf。