Wat is een teraflop?
In de informatica is de term teraflop (TFLOP) een maatstaf geworden voor de rekenkracht van computers. In dit artikel bekijken we het belang van teraflops in verschillende technologische gebieden, zoals high-performance computing, gameconsoles en artificiële intelligentie.
De definitie van FLOP in de informatica
Het acroniem FLOP is afgeleid van het Engelse “floating-point operations per second” (zwevendekommabewerkingen per seconde). Dit zijn irrationale getallen en getallen met decimale fracties. Deze bewerkingen zijn veel complexer dan bewerkingen met gehele getallen. Zwevendekommabewerkingen worden gebruikt om de rekenkracht van een bepaald systeem te meten.
Het begrip teraflop geeft u een idee van de mogelijkheden van uw GPU (Graphics Processing Unit) en kan nuttig zijn als u bijvoorbeeld een goede grafische kaart moet kiezen. In dat geval is het beter om er eentje te hebben die meer wiskundige bewerkingen of functies kan verwerken.
Prestatie-eenheid van processors
Omdat flop een eenheid is waarmee de prestaties van een processor kunnen worden gemeten, kunnen we een schaal maken voor rekenprestaties. Elk van de onderstaande termen komt overeen met een specifiek stuk van die schaal.
Yottaflops
Vertegenwoordigt 10^24 FLOPS. Dit bereik is theoretisch en is met de huidige technologie nog niet gehaald. Het geeft aan dat een processor een quadriljoen zwevendekommabewerkingen per seconde kan uitvoeren. We kunnen ons nauwelijks voorstellen wat yottaflop qua praktische toepassingen mogelijk zou maken, maar het zou ons kunnen helpen geavanceerde problemen op te lossen, zoals de precieze simulatie van de aard van het heelal.
Teraflops
Equivalent aan 10^12 FLOPS. Dit bereik wordt vaak gebruikt voor high-performance servers en bepaalde gameconsoles. Ze kunnen een biljoen zwevendekommabewerkingen per seconde uitvoeren. Ze zijn onmisbaar voor moderne supercomputers en geavanceerde onderzoeksfaciliteiten. Ze worden gebruikt in sectoren zoals meteorologische modellering, onderzoek naar moleculaire biologie, geneesmiddelenontwerp en deeltjesfysica.
Zettaflops
Komt overeen met 10^21 FLOPS. Dit is ook een theoretisch bereik waarin een triljard zwevendekommabewerkingen per seconde uitgevoerd kunnen worden. Dit bereik is grotendeels niet haalbaar met de huidige technologie. Dit bereik kan worden gebruikt om toekomstige wetenschappelijke en technologische uitdagingen aan te gaan, zoals het nauwkeurig simuleren van het menselijk brein of het oplossen van complexe kwantumfysicaproblemen.
Gigaflops
Equivalent aan 10^9 FLOPS, wat overeenkomt met een miljard zwevendekommabewerkingen per seconde. Dit is een veel voorkomend rekenniveau voor moderne pc's en bepaalde spelcomputers. Dit bereik wordt gebruikt voor taken als grafische rendering, elementair machinaal leren en geavanceerde wetenschappelijke simulaties.
Exaflops
Vertegenwoordigt 10^18 FLOPS. Dit bereik is het toppunt van de huidige supercomputertechnologie. Hierbij zijn een triljoen zwevendekommabewerkingen per seconde mogelijk. Dit bereik effent de weg voor nog complexere modellen, zoals gedetailleerde simulaties van materiaalgedrag, onderzoek naar kernfusie of diepgaand begrip van complexe biologische systemen.
Megaflops
Komt overeen met 10^6 FLOPS, hetgeen een miljoen zwevendekommabewerkingen per seconde aangeeft. Dit bereik was eerder relevant voor de eerste supercomputers en werd in de jaren tachtig en negentig veel gebruikt voor wetenschappelijke en HPC-toepassingen. Het is nu nog steeds bruikbaar voor toepassingen zoals gegevensanalyse, wetenschappelijke visualisatie en minder complexe simulaties.
Petaflops
Vertegenwoordigt 10^15 FLOPS. Dit bereik wordt veel gebruikt in moderne supercomputers. Ze kunnen een biljard zwevendekommabewerkingen per seconde uitvoeren. Hiermee zijn complexe simulaties van natuurlijke fenomenen mogelijk, klimaatvoorspellingen op langere termijn, grootschalige genoomanalyses en geavanceerde toepassingen voor machinaal leren.
Kiloflops
Komt overeen met 10^3 FLOPS, oftewel duizend zwevendekommabewerkingen per seconde. Dit bereik was relevant voor de allereerste computers of zeer eenvoudige moderne IT-apparatuur. Ze zijn over het algemeen geschikt voor basistaken in de IT, maar zijn verouderd voor moderne toepassingen.
Door deze schaal te begrijpen, kunt u de rekenkracht en effectiviteit van verschillende processors beoordelen, met name wanneer u verschillende computers met elkaar vergelijkt of wanneer u evalueert wat er voor specifieke IT-taken nodig is. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, schuiven we op naar een hoger stuk van de schaal, waardoor complexere en snellere berekeningen mogelijk worden.
Hoe worden FLOPS berekend?
Ze worden berekend door het aantal zwevendekommabewerkingen (zoals vermenigvuldigen, delen, optellen en aftrekken) te tellen dat een processor kan uitvoeren. Dit wordt vaak gebruikt in HPC (High Performance Computing) en voor de vereisten van artificiële intelligentiemodellen.
- FLOPS met enkelvoudige precisie (SP): dit wordt berekend voor 32-bits floating-pointgetallen met enkelvoudige precisie.
- FLOPS met dubbele precisie (DP): dit wordt berekend voor floating-pointgetallen met dubbele precisie, die 64 bits gebruiken.
Gebruik van teraflops
Teraflops worden gebruikt om de prestaties van systemen te evalueren op zeer uiteenlopende gebieden als games, gegevensverwerking en HPC-systemen. Doordat het uitvoeren van complexe en veeleisende taken mogelijk wordt, creëren teraflops mogelijkheden die voorheen ondenkbaar waren en die een grote invloed hebben op de technologische ontwikkeling en vooruitgang in deze belangrijke sectoren.
Games
Bij games spelen teraflops een belangrijke rol voor de grafische kwaliteit en de algehele prestaties van een gameconsole of pc. Hoe meer teraflops, hoe beter een systeem gedetailleerde en immersieve omgevingen weer kan geven, complexe fysieke simulaties kan afhandelen en vloeiendere beeldfrequenties kan leveren.
Gegevensverwerking en cloudcomputing
Op het gebied van gegevensverwerking zijn teraflops vooral belangrijk in de context van cloudcomputing. Cloudproviders gebruiken servers met een rekencapaciteit op teraflop-niveau om grote datasets efficiënt te beheren en te verwerken.
Dit maakt een snelle en nauwkeurige analyse mogelijk, die essentieel is voor big data, artificiële intelligentie en machine learning. Dankzij de beschikbare rekenkracht voor cloudservices kunnen bedrijven krachtige IT-resources gebruiken zonder de kosten en complexiteit te hoeven dragen van het onderhoud van hun eigen infrastructuur.
HPC-berekeningen
In de HPC-sector kunnen teraflops de prestaties meten die nodig zijn om de meest complexe wetenschappelijke en technische problemen op te lossen. HPC-systemen werken vaak op petaflops-niveau of hoger.
Ze steunen op een enorme rekenkracht die het mogelijk maakt om geavanceerde simulaties, complexe kwantumberekeningen, klimaatmodellen en nog veel meer uit te voeren.
De impact van de cloud-GPU
De opkomst van de cloud-GPU speelt een revolutionaire rol bij het gebruik van teraflops. Deze technologie geeft gebruikers toegang tot HPC-resources, die meestal met GPU's werken, via de cloud. Deze aanpak biedt meer flexibiliteit, wat ideaal is voor gegevensintensieve applicaties.
Dankzij GPU’s in de cloud komen enorme teraflop-prestatiesbinnen handbereik van meer gebruikers en bedrijven, waardoor de noodzaak van grote hardware-investeringen wegvalt en er geavanceerde en schaalbare verwerkingskracht beschikbaar is.
Komt meer TFLOP overeen met snellere apparaten en betere grafische prestaties?
Hoewel deze veronderstelling in sommige gevallen juist is, kunnen GPU's met meer teraflops vaak aanzienlijk lagere prestaties bieden. Dit klinkt misschien vreemd, maar het lijkt erg op wat we zien bij wattage. Er zijn dus diverse factoren waarmee rekening moet worden gehouden.
Om de werking van deze variabelen beter uit te leggen, kunnen we een analogie maken met een zaklamp. Het vermogen van de lamp is belangrijk, omdat met meer vermogen meer licht wordt uitgestraald. U moet echter ook rekening houden met de gebruiksduur van de batterij, de kwaliteit van de lens en de reflector, het ontwerp en de ergonomie van de lamp.
Er moet dus rekening worden gehouden met andere factoren:
- Aantal cores: moderne processors hebben meerdere cores die elk zelfstandig taken kunnen uitvoeren. Hoe meer cores, hoe beter de processor in staat is om meerdere taken tegelijk uit te voeren.
- Processorfrequentie (“clock speed”): deze frequentie wordt gemeten in gigahertz (GHz) en geeft de snelheid aan waarmee een processor instructies kan uitvoeren. Een hogere frequentie betekent doorgaans een snellere gegevensverwerking.
- Cachegeheugen: de CPU-cache is een kleine hoeveelheid zeer snel geheugen direct op de processor. Het slaat veelgebruikte gegevens op die daardoor sneller opvraagbaar zijn. Een grotere cache kan de prestaties aanzienlijk verbeteren.
- Moederbordcompatibiliteit: zorg ervoor dat uw processor compatibel is met de socket en de chipsets van uw moederbord.
- Nominale warmteafgifte (TDP of Rated Thermal Power): TDP is de maximale hoeveelheid warmte die door de processor wordt gegenereerd. Dit heeft gevolgen voor de koeling en het energieverbruik van uw systeem.
- Geïntegreerde grafische prestaties: sommige processors hebben een geïntegreerde grafische kaart die voldoende is voor basistaken.
- Ondersteuning voor recente technologieën: een nieuwere processor kan nieuwere technologieën zoals PCIe 4.0/5.0, DDR4/DDR5 RAM en andere functies ondersteunen die van invloed zijn op toekomstige prestaties en compatibiliteit.
- Prijs en prijs-kwaliteitverhouding: de kosten van de processor in verhouding tot de prestaties.
FAQ
Wat staat de term flop voor in de informatica?
Zwevendekommabewerkingen per seconde meten de prestaties van een computer op basis van het aantal berekeningen dat de processor kan uitvoeren.
Hoe worden TFLOPS berekend?
Aantal TFLOP = (kernen × klokfrequentie × bewerkingen per cyclus) / 1.000.000.000.000). Het aantal processorcores in de CPU of GPU. Werkelijke prestaties kunnen lager zijn door thermische beperkingen, software-efficiëntie en systeemblokkades.
Zijn er supercomputers die berekeningen op petaflop-niveau kunnen uitvoeren?
Ja, er zijn veel supercomputers die dat kunnen. Dit was ooit de limiet voor computerprestaties, maar nu is dit bereik een veel voorkomende benchmark voor HPC-systemen.
Hoe beïnvloeden verschillen in rekenkracht echte applicaties?
Het verschil in prestaties, zeker als men gewone computers met HPC-systemen zoals supercomputers vergelijkt, heeft een grote impact op allerlei toepassingen in het echte leven. De belangrijkste factor is de mogelijkheid om grote hoeveelheden gegevens met ongekende snelheden te verwerken en te analyseren.
De oplossingen van OVHcloud
Cloud-servers speciaal ontworpen voor massively parallel computing
De GPU-instances zijn uitgerust met NVIDIA grafische processors, zodat ze aan de vereisten van massively parallel computing voldoen. Als onderdeel van het OVHcloud-portfolio bieden ze voordelen als on-demand resources en facturering op uurbasis. Dit zijn cloud-servers die geschikt zijn voor machine learning en deep learning.
Geef uw bedrijf een boost, automatiseer uw infrastructuur
Een ecosysteem van op standaarden gebaseerde oplossingen om uw applicaties in de cloud te implementeren.
High Grade dedicated servers
De krachtigste servers, geoptimaliseerd voor kritieke workloads. De hoogste maatstaven op het gebied van betrouwbaarheid, beveiliging en prestaties om uw gegevens optimaal te benutten