Apa itu supercomputing?

Teknologi superkomputasi berpusat pada superkomputer, yaitu komputer tercepat di dunia. Superkomputer terdiri atas interconnect, sistem I/O, memori, dan inti prosesor. 

Tidak seperti komputer konvensional, superkomputer menggunakan lebih dari satu unit pemrosesan pusat (CPU). CPU ini dikelompokkan ke dalam node komputasi, yang terdiri atas sebuah prosesor maupun sekelompok prosesor, multiprosesor simetris (SMP), dan blok memori. Pada skala besar, superkomputer dapat memuat puluhan ribu node. Melalui koneksi jaringan berkecepatan sangat tinggi, node tersebut dapat berkolaborasi untuk memecahkan masalah tertentu. Node juga menggunakan jaringan berkecepatan tinggi untuk berkomunikasi dengan sistem I/O, seperti penyimpanan dan jaringan.

Perlu dicatat bahwa akibat tingginya konsumsi daya superkomputer modern, pusat data memerlukan sistem pendingin serta fasilitas yang sesuai untuk menampung seluruh perangkat tersebut.

Karena superkomputer sering digunakan untuk menjalankan program kecerdasan buatan, superkomputer sering diasosiasikan dengan AI. Keterkaitan ini muncul karena program AI memerlukan komputasi berkinerja tinggi sebagaimana ditawarkan superkomputer. Dengan kata lain, superkomputer dapat menangani jenis beban kerja yang umumnya dibutuhkan aplikasi AI.

Misalnya, IBM membangun superkomputer Summit dan Sierra dengan mempertimbangkan beban kerja data besar dan AI. Kedua superkomputer ini membantu memodelkan supernova, mengembangkan material baru, serta meneliti kanker, genetika, dan lingkungan menggunakan teknologi yang kemudian tersedia bagi berbagai bisnis.

Kecepatan superkomputasi diukur dalam operasi floating-point per detik (FLOPS). Satu petaflop setara dengan seribu triliun atau satu kuadriliun (10¹⁵) FLOPS. Sebagai perbandingan, superkomputer dapat memiliki daya pemrosesan hingga satu juta kali lebih besar daripada laptop tercepat.

Menurut daftar TOP500, superkomputer tercepat di dunia adalah Fugaku dari Jepang dengan kecepatan 442 petaflops pada Juni 2021. Summit dan Sierra merupakan superkomputer IBM yang pernah menempati posisi teratas dunia. Summit, yang berlokasi di Oak Ridge National Laboratory — fasilitas Departemen Energi AS di Tennessee — mencatatkan 148,8 petaflops, sementara Sierra di Lawrence Livermore National Laboratory, California, mencatatkan 94,6 petaflops. Kedua sistem tersebut kini telah dinonaktifkan, dan perannya digantikan sistem generasi eksaskala. 

Sebagai gambaran pembanding, ketika Cray-1 dipasang di Los Alamos National Laboratory pada tahun 1976, mesin tersebut mencapai kecepatan sekitar 160 megaflops — setara satu juta (10⁶) FLOPS per megaflop.

Istilah superkomputasi terkadang digunakan bergantian dengan istilah komputasi lainnya. Namun, penggunaan istilah yang saling menggantikan ini terkadang menimbulkan kebingungan. Untuk memperjelas persamaan dan perbedaan antarjenis komputasi, berikut beberapa perbandingan umum.

Jika superkomputasi biasanya mengacu pada proses perhitungan kompleks berskala besar yang dijalankan superkomputer, komputasi berkinerja tinggi (HPC) merupakan penggunaan beberapa superkomputer untuk memproses perhitungan kompleks berskala besar. Kedua istilah ini sering digunakan secara bergantian.

Superkomputer terkadang disebut komputer paralel karena dapat menggunakan pemrosesan paralel. Pemrosesan paralel terjadi ketika beberapa CPU bekerja bersama untuk menyelesaikan satu perhitungan pada waktu yang sama. Namun, skenario HPC juga menggunakan paralelisme tanpa harus menggunakan superkomputer.

Perbedaan lainnya adalah superkomputer dapat menggunakan sistem prosesor lain, seperti prosesor vektor, prosesor skalar, atau prosesor multithreaded. 

Komputasi quantum adalah model komputasi yang memanfaatkan hukum mekanika kuantum untuk memproses data serta melakukan komputasi berdasarkan probabilitas. Tujuannya adalah memecahkan masalah yang terlalu kompleks bagi superkomputer terkuat di dunia — masalah yang tidak akan pernah dapat dipecahkan melalui pendekatan superkomputasi konvensional.

Superkomputasi telah berkembang selama bertahun-tahun sejak mesin Colossus mulai dioperasikan di Bletchley Park pada tahun 1940-an. Colossus merupakan komputer digital elektronik pertama yang berfungsi, yang dirancang oleh Tommy Flowers, seorang insinyur riset telepon di General Post Office (GPO). 

Istilah superkomputer mulai digunakan pada awal 1960-an, ketika IBM meluncurkan IBM 7030 Stretch dan Sperry Rand meluncurkan UNIVAC LARC. Keduanya merupakan dua superkomputer pertama yang dirancang agar lebih bertenaga daripada mesin komersial tercepat yang tersedia pada masa itu. Peristiwa yang memengaruhi kemajuan superkomputer bermula pada akhir 1950-an, ketika pemerintah mulai secara rutin mendanai pengembangan teknologi mutakhir berkinerja tinggi untuk keperluan militer.

Meskipun superkomputer awalnya diproduksi dalam jumlah terbatas untuk kepentingan pemerintah, teknologi yang dikembangkan akan diadopsi secara luas di sektor industri dan komersial. Misalnya, dua perusahaan AS — Control Data Corporation (CDC) dan Cray Research — memimpin industri superkomputer komersial sejak pertengahan 1960-an hingga akhir 1970-an. CDC 6600, yang dirancang oleh Seymour Cray, dianggap sebagai superkomputer komersial pertama yang sukses. IBM kemudian menjadi salah satu pemimpin industri komersial sejak tahun 1990-an hingga awal 2020-an.