ابررایانه

ابررایانه کلمبیا در مرکز محاسبات ابررایانه پیشرفته واقع در مرکز پژوهشی ایمز ناسا در کالیفرنیا.

ابررایانه (در زبان انگلیسی: Supercomputer) به رایانه‌ای اطلاق می‌گردد که در زمان معرفی آن در زمینه میزان ظرفیت محاسبه در واحد زمان در دنیا پیشرو باشد. این عبارت برای اولین بار توسط مجله «نیویورک ورلد» برای اشاره به جدول‌سازهای آی‌بی‌ام در دانشگاه کلمبیا به کار رفت.

 نظر کلی

 تاریخ مختصر صنعتی

پروژه رایانه کولاسوس در ۱۹۴۴

سوپرکامپیوترهایی را که در دههٔ ۱۹۶۰ ساخته و ارائه شدند سیمور کری از بنگاه کنترل اطلاعات (CDC) طراحی کرده بود و تا دههٔ ۱۹۹۰ هم بازار در دست این سوپرکامپیوترها بود. زمانی که سیمورکری جدا شد و رفت تا شرکت خودش به نام تحقیقات سیمور را راه اندازی و اداره کند با طرح‌های جدیدش بازار سوپرکامپیوترها را در دست گرفت و تا پنج سال (۱۹۸۵-۱۹۹۰) یکه تاز بازار ابرمحاسبه بود. خود کری هرگز واژهٔ سوپرکامپیوتر را استفاده نکرد و کمتر کسی به خاطر دارد که او تنها کلمهٔ کامپیوتر را استفاده می‌کرد. در سال ۱۹۸۰ هم زمان با ظهور بازار مینی کامپیوترها که یک دهه قبل به وجود آمده بودند تعداد زیادی رقبای کوچک وارد بازار شدند. اما بسیاری از این‌ها در دههٔ ۱۹۹۰ با بروز مبارزات بازار سوپرکامپیوتر حذف شدند. امروزه سوپرکامپیوترها طراحی‌های سفارشی کم نظیری هستند که شرکت‌های صنعتی مثل IBM و hp تولید می‌کنند. همان شرکت هایی که بسیاری کمپانی‌های دههٔ ۹۰ را خریدند تا از تجربه شان استفاده کنند. البته بنگاه کری هنوز به صورت حرفه‌ای به ساخت سوپرکامپیوتر ادامه می‌دهد. اصطلاح سوپرکامپیوتر چندان پایدار و ثابت نیست. ممکن است سوپرکامپیوتر امروز فردا تبدیل به یک کامپیوتر معمولی شود. اولین دستگاه‌های CDC پردازنده‌های نرده‌ای (اسکالر) خیلی سریع بودند؛ ده برابر سریع تر از سریع‌ترین ماشین‌های سیر شرکت ها. در دههٔ ۱۹۷۰ اکثر سوپرکامپیوترها به انجام محاسبات برداری پرداختند و بسیاری رقبا و تولید کنندگان جدید پردازنده‌های خودشان را با قیمت پایین با همان روش کار به بازار ارائه کردند تا در بازار حاضر شوند. در ابتدا و میانهٔ دههٔ ۱۹۸۰ ماشین هایی با پردازنده‌های اندک برداری که به صورت موازی کار می‌کردند تبدیل به استاندارد شدند. هر ماشینی معمولاً چهارده تا شانزده پردازندهٔ برداری داشت. در اواخر دهٔ ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ مجددا توجه‌ها از پردازنده‌های برداری به سیستم‌های پردازندهٔ موازی معمول معطوف شد که هزاران ریزپردازنده معمولی داشتند و برخی از ان‌ها نمونه‌های آماده و برخی هم سفارش‌های مشتریان بودند (در اصطلاح کاری این را حملهٔ میکروهای کشنده می نامند). امروزه طرح‌های موازی بر اساس میکروپروسسورهای آمادهٔ نوع سرور ساخته می‌شوند از جمله power pc، Itanium، x۸۶-۶۴ و مدرن‌ترین سوپرکامپیوترها بسته (کلاستر)های کامپیوتری با تنظیمات دقیق هستند که پردازنده‌های کم حجم و رابط‌های داخلی سفارشی و بسته به مورد دارند.

 ابزارهای نرم‌افزاری

ابزارهای نرم‌افزاری برای پردازش توزیع شده شامل APIهای استاندارد از جمله MPI، PVM و ابزارهای نرم‌افزاری متن باز ازجمله Beowulf، Warewulf، Open mosix هستند که ساختن یک سوپرکامپیوتر را از تعدادی سرورها یا واحدهای کاری ممکن می‌کنند. تکنولوژی هایی مثل ZerConf (Rendez-Vous/Bonjourقرار ملاقات/سلام) برای ساخت بسته‌های کامپیوتری موردنیاز برای نرم‌افزارهای تخصصی مثل shake اپل هستند. در علوم کامپیوتر هنوز یک زبان برنامه نویسی ساده برای ابرکامپیوترها نیست و موضوع خوبی برای تحقیق خواهد بود. برنامه‌های کاربردی هزاران دلار هزینه داشت اما امروزه به لطف جامعهٔ متن باز (که گاهی در این زمینه تکنولوژی‌های جالب توجهی به وجود می‌آورد) رایگان هستند.

 استفاده‌های عمومی

سوپرکامپیوترها با رم‌ها و کار آیی‌های بسیاری که دارند معمولاً برای عملیات حساس روی محاسبه از جمله مسائل فیزیک وانتوم، هواشناسی، جست جوی آب و هوا (از جمله تحقیق در مورد گرم شدن کرهٔ زمین) مدل سازی مولکولی (مطالعهٔ ساختارها و محتویات ترکیبات شیمیایی، ماکرومولکول‌های بیولوژیکی، پلیمرها و بلورها) شبیه سازی‌های فیزیکی (مثل شبیه سازی هواپیماها در تونل‌های هوا، شبیه سازی انفجار سلاح‌های هسته‌ای و تحقیق در مورد پیوست هسته ای) تحلیل مخفی و ... استفاده می‌شوند. دانشگاه‌های بزرگ، مراکز نظامی و آزمایشگاه‌های تحقیقات علمی بزرگ‌ترین کاربران آن هستند. نوع خاصی از مسایل به نام مسایل بسیار مشکل، مسایلی که حل کامل شان نیازمند منابع کامپیوتری نیمه بی پایان هستند. یک مطلب قابل توجه در این مقال تفادوت بین محاسبهٔ توانایی محاسبه و ظرفیت است چنان که گراهام و همکارانش بررسی کرده اند. محاسبهٔ توانایی یعنی استفاده از ماکزیمم توان محاسبه برای حل یه مسالهٔ بزرگ در کم‌ترین زمان. یک سیستم توانایی اغلب می‌تواند مسالهٔ را با حجم و پیچیدگی که هیچ کامپیوتر دیگری نمی‌تواند حل کند حل نماید. اما محاسبهٔ ظرفیت یعنی استفاده از توان محاسبهٔ مقرون به صرفه و کارآمد برای حل مسایل کم و بیش بزرگ یا تعداد زیادی مسایل کوچک یا آمادگی برای اجرا روی سیستم توانایی استفاده می‌شود.

 طراحی سخت‌افزار و نرم‌افزار

سوپرکامپیوتر هایی که پردازنده‌های سفارشی داشتند قبلا سرعتی که روی کامپیوترهای معمولی داشتند را از طراحی‌های ابتکاری شان به دست می‌آوردند که اجازه می‌داد مثل یک مهندسی به هم پیچیده چند کار را به صورت موازی انجام دهند. آن‌ها را تنها برای انواع مشخصی از محاسبات مثل محاسبات عددی استفاده می‌کردند و در محاسبات کلی تر کامپیوتری ضعیف عمل می‌کردند. سلسله مراتب حافظهٔ آن‌ها به دقت طراحی می‌شد تا دائما اطلاعات و دستور العمل در دسترس پردازنده قرار گیرد. در اصل عمده‌ترین تفاوت بین سوپرکامپیوترهاو کامپیوترهای کندتر در سلسله مراتب حافظه شان است. سیستم ورودی/خروجی آنها برای پهنای باندهای بالا با توقف (latency) بسیار پایین طراحی شده است چرا که اساسا ابرکامپیوترها برای پردازش انتقالات طراحی نشده اند. در این جا هم مثل هر سیستم موازی قانون آمدال صدق می‌کند. طراحی‌های مختلف سوپرکامپیوترها برای حذف تتابع (serialization) نرم‌افزارها تلاش بسیاری می‌کنند و برای رفع مشکلات و تنگناهای باقی مانده و تسریع آن‌ها از سخت‌افزار استفاده می‌کنند.

 تکنولوژی‌ها و دشواری‌های سوپرکامپیوترها

یک کلاستر بیوولف

• یک سوپرکامپیوتر گرمای زیادی تولید می‌کند و باید خنک شود. خنک کردن بری بسیاری سوپرکامپیوترها مسئلهٔ بسیار بزرگی برای HVAC است.
• اطلاعات نمی‌توانند با سرعتی بالاتر از سرعت نور بین دو بخش کامپیوتر جابجا شوند. به همین دلیل یک سوپرکامپیوتر چندمتری (با عرض چندمتر) باید توقف (latency) بین قطعاتش در حد چند ده نانوثانیه باشد. به خاطر همین مشکل طراحی‌های سیمور کری کوشیدند در حد امکان از طول کابل‌های کمتراستفاده کنند شکل استوانهٔ کری هم به همین ترتیب به وجود آمد. در سوپرکامپیوتر هایی که تعداد بسیار زیادی cpu دارند که موازی هم کار می‌کنند برای فرستادن پیام بین پردازنده‌ها توقف یک تا پنج میکرو ثانیه معمول است.
• برای فرستادن پیام بین پردازنده‌هاها حجم بسیار بالای اطلاعات را در مدت زمان کوتاه مصرف و تولید می‌کنند. کن بچر می‌گوید : برای فرستادن پیام بین پردازنده‌ها وسیله‌ای است که مسایل محدود به محاسبه را محدود به I/O می‌کند. برای حصول اطمینان از انتقال سریع و ذخیرهٔ و بازیابی صحیح اطلاعات باید روی پهنای باند ذخرهٔ خارجی کار زیادی انجام بدهیم.

تکنولوژی‌های تولید شده برای سوپرکامپیوترها شامل این‌ها می‌شوند:

• پردازش برداری
• خنک کنندگی مایع
• دسترسی ناهمشکل به حافظه (NUMA)
• دیسک‌های راه راه (اولین نمونه از آنچه بعدها نامش RAID شد)
• فایل سیستم‌های موازی

 تکنیک‌های پردازش

تکنیک‌های پردازش برداری اوائل برای سوپرکامپیوترها طراحی و ایجاد شده اند و برای کاربردهای سطح بالا و تخصصی استفاده می‌شوند. این تکنیک‌ها به وفور وارد بازار معماری DSP و راهکارهای پردازش SIMD کامپیوترهای همه منظوره هم شده اند. خصوصا کنسول‌های جدید بازی‌های کامپیوتری از SIMD خیلی استفاده می‌کنند و به این دلیل است که برخی تولیدکنندگان ادعا می‌کنند ماشین‌های بازی شان سوپرکامپیوتر هستند. واقعیت این است که برخی کارت‌های گرافیک توان محاسبهٔ چندین ترافلاپ (teraFLOP) را دارند. اولین پردازش‌های کامپیوتری طبیعتی داشت که هدف خاصی را دنبال می‌کرد و کاربردهایی که می‌توان برای این قدرت داشت را محدود می‌کرد با پیش رفته تر شدن بازی‌های کامپیوتری واحدهای پردازش گرافیکی (GPUها) متحول شده است به عنوان پردازنده‌های برداری همه منظوره مفیدتر شده اند و یک دیسیپلین کامل علوم کامپیوتری به وجود آمد تا از این توانایی استفاده کند به نام محاسبه‌های همه منظوره بر واحدهای پردازش گرافیکی(GPGPU).

 سیستم‌عامل

سیستم‌عامل سوپرکامپیوترها که اغلب امروزه انواعی از لینوکس و یونیکس هستند و اگر پیچیده تر از ماشین‌های کوچک تر نباشند همان قدر پیچیده هستند. ظاهری که کاربر می بیند ساده تر است چون سازندگان OSها منابع برتامه نویسی کمتری برای سرمایه گذاری بر بخش‌های غیرضروری OSها (یعنی بخش هایی که مستقیما به بهترین کاربرد سخت‌افزار نمی‌شود) دارند. دلیل اصلی آن این است که این کامپیوترها میلیون‌ها دلار قیمت دارند اما بازار خریدشان بسیار کوچک است لذا بودجه‌های R&D شان اغلب محدود است. وجود یونیکس و لینوکس اجازه می‌دهد ظاهر کاربرد (user interface) نرم‌افزار دسکتاپ معمولی دوباره مورد استفاده قرار بگیرد. جالب آنجا ست که در تاریخ صنعت سوپرکامپیوترها این روند هم چنان ادامه پیدا کرده است و رهبران قدیمی این تکنولوژی از جمله Silicon Graphics در برابر امثال nVIDIA عقب نشسته اند چرا که این‌ها می‌توانند محصولات ابتکاری ارزان و پرفایده و پرکاربرد را به لطف مشتریان بسیارشان که R&D آن‌ها را تامین می‌کنند تولید نمایند. از نظر تاریخی تا ایتدا و میانهٔ دههٔ سوپرکامپیوترها اغلب سازگاری گروه دستورات و قابلیت جابجایی کدها را فدای عملکرد و سرعت پردازش و دست رسی به حافظهٔ کامپیوتر می‌کردند. اغلب سوپرکامپیوترها تا به امروز برخلاف کامپیوترهای گران قیمت فنی high end main frames سیستم‌های عامل بسیار متفاوتی دارند. Cray-۱ به تنهایی شش OS مخصوص خودش را داشت که جامعهٔ کامپیوتر هیچ خبری از آن‌ها نداشت. مشابه آن کامپایلرهای برداری کننده و مواز یکنندهٔ بسیاری هم برای فرترن موجد بود. اگر به خاطر سازگاری گروه دستورات اولیه بین Cray-۱ و Cray x-mp و پذیرش انواع OSهای یونیکس مثل CrayUnicos و لینوکس نبود این اتفاق برای ETA-۱۰ هم می افتاد. به همین دلیل در آینده سیستم هایی با بالاترین کاربرد احتمالا رنگ و بویی از یونیکس خواهند داشت اما با خاصیت‌های مخصوص سیستم ناسازگار خصوصا برای سیستم‌های بسیار فنی و گران قیمت با امکانات امن مطمئن.

 برنامه نویسی

معماری موازی سوپرکامپیوترها ایجاب می‌کند تکنیک‌های برنامه نویسی خاصی برای سرعت بالایشان استفاده شود. کامپایلرهای هدفمند فرتران معمولاً می‌توانند کدهای سریع تری از C یا C++ تولید کنند. به این دلیل فرتران همچنان بهترین انتخاب برای برنامه نویسی علمی و البته برای اکثر برنامه‌هایی که روی سوپرکامپیوترها جرا می‌شود باقی می ماند. برای بهره وری از موازی بودن سوپرکامپیوترها، محیط‌های برنامه نویسی خاصی برای برنامه نویسی آن‌ها استفاده می‌شود از جمله برای بسته‌های کامپیوتری پراکنده و دور از هم PVM و MPI و برای ماشین‌های حافظه اشتراکی بسیار نزدیک به هم OpenMP استفاده می‌شود.

 معماری سوپرکامپیوتر مدرن

ابررایانه کراکن دانشگاه تنسی، سریعترین ابررایانه دانشگاهی جهان

چنان که در فهرست نوامبر ۲۰۰۶ می بینیم ده کامپیوتر برتر فهرست پانصد کامپیوتر برتر (و البته بسیاری کامپیوتر دیگر در این لیست) معماری سطح بالا اما مشابهی دارند. هر کدام مجموعه‌ای از مولتی پروسسورهای تماما SIMD هستند. هر سوپرکامپیوتری بسته به تعداد مولتی پروسسورهای مجموعه، تعداد پروسسورهای هر مولتی پروسسور و نیز تعداد عملیاتی که می‌تواند به صورا هم زمان در هر پروسسور SIMD انجام بدهد از سایر سوپرکامپیوترها متفاوت می‌شود. در این سلسله چنین چیزهایی داریم :

• یک مجموعه کامپیوتری که کامپیوترهای آن از طریق شبکهٔ سرعت بالا یا شبکهٔ تعویض (switching fabric) اتصال بسیار مفصلی با هم دارند. هر کامپیوتر هم تحت نمونهٔ مجزایی از OS کار می‌کند.
• کمپیوتر مولتی پروسسور کامپیوتری است که تحت OS مشخصی کار می‌کند و بیش از یک CPU دارد و در آن نرم‌افزار سطح عملکرد از تعداد پروسسورها مستقل است. وظایفی مثل مولتی پروسسینگ متقارن (SMP) و دسترسی غیرهمشکل به حافظه (NUMA) را با هم انجام می‌دهند.
• یک پروسسور SIMD یک دستور را بر چندین دسته اطلاعات به صورت هم زمان اجرا می‌کند. پردازنده می‌تواند چندمنظوره یا برداری با کاربرد خاص باشد. سطح عملکرد هم می‌تواند بالا یا پایین باشد.

طبق بررسی ماه نوامبر سال ۲۰۰۶ قانون مور (Moore) و اقتضا مقیاسی (economy of scale) فاکتور اصلی در طراحی سوپرکامپیوترها هستند. یک PC دسکتاپ مدرن امروزه قوی تر از یک سوپرکامپیوتر پانزده سال پیش است و این طراحی هایی که سابقا اجازه می‌داد سوپرکامپیوترها از ماشین‌های دسکتاپ بهتر عمل کنند در طراحی PCها استفاده می‌شوند. به علاوه هزینه‌های ایجاد تراشه‌ها (چیپchip) باعث می‌شود طراحی تراشه‌های سفارشی برای کاربرد محدود مقرون به صرفه باشد بلکه تولید انبوه تراشه‌ها را تایید می‌کند که مشتری داشته باشند و هزینهٔ تولید را پوشش بدهد. یک واحد کاری مدل هسته چهارگانه Xeon با عملکرد GHz۲٫۶۶ از یک سوپرکامپیوتر C۹۰ کری چند میلیون دلاری که در دههٔ ۱۹۹۰ استفاده می‌شد بهتر است و حجم بسیار بالایی از کار که در دههٔ ۱۹۹۰ به چنین سوپرکامپیوتری نیاز داشت امروزه با یک واحد کاری کمتر از ۴۰۰۰ دلاری انجام می‌شود. مسایلی که سوپرکامپیوترها آن‌ها را حل می‌کردند اکثرا باید موازی سازی می‌شدند (یعنی تقسیم کار بزرگ به چند کار کوچک تر برای انجام هم زمان) آن هم به قطعات بزرگ تا حجم اطلاعاتی که بین واحدهیای پردازندهٔ مستقل انتقال پیدا یم کرد کاهش پیدا کند. این است که می‌توان به جای بسیاری سوپرکامپیوترهای سنتی از بسته‌های طراحی استاندارد بهره برد که با برنامه ریزی قابلیت عملکرد یگانه و همگرا را دارند.

 سوپرکامپیوترهای هدفمند و دارای کاربرد خاص

ابررایانه بلو جین، محصول آی بی ام در آزمایشگاه ملی آرگون

سوپرکامپیوتر هدفمند ابزارهای محاسباتی با عملکرد بسیار سطح بالا و معماری سخت‌افزاری مناسب حل یک مسالهٔ خاص هستند. می‌توان در آن‌ها از تراشه‌های FPGA برنامه ریزی شده یا چیپ‌های VLSI سفارشی استفاده نمود که عمومیت شان را از دست می‌دهند اما در عوض نسبت قیمت به کاربرد بالاتری ارائه می‌دهند. از آن‌ها برای محاسبات نجومی و کد شکنی‌های بسیار قوی استفاده می‌شود. پیش آمده است که یک سوپرکامپیوتر هدفمند جدید از برخی نظرها از سریع‌ترین سوپرکامپیوتر وقت سریع تر عمل کند مثلا GRAPE-۶ که در سال ۲۰۰۲ در برخی مسایل سریع تر از شبیه ساز زمین عمل کرد. مثال هایی از سوپرکامپیوتر هدفمند

• DEEP BLUE برای بازی شطرنج
• ماشین‌ها یا ابزار و قطعات ماشین‌های محاسیبهٔ قابل پیکربندی مجدد
• GRAPE برای فیزیک نجوم و دینامیک مولکول
• DEEP CRACK برای رمزشکنی DES

 سریع‌ترین سوپرکامپیوتر روز

 محاسبهٔ سرعت سوپرکامپیوتر

سرعت سوپرکامپیوتر بر اساس FLOPS محاسبه می‌شود که مخفف عملیات دقیق شناور در هر لحظه می‌باشد و معمولاً هم یک پسوند SI مثل ترا یا پتا با آن است. در حالت ترا بودن آن را TFLOPS ترافلاپ ده به توان ۱۲ FLOPو در حالت پتا بودن PFLOPS پتافلاپ ده به توان پانزده می‌گویند. این محاسبهٔ بر اساس مقیاسی که مارتیس بزرگ را تجزیه ی(LU decomposition می‌کند صورت می‌گیرد. این نمونه مسایل حقیقی را بررسی می‌کند اما خیلی راحت تر از محاسبهٔ مسایل دنیای واقعی است.

 فهرست پانصد عنوان برتر

از سال ۱۹۹۳ نتایج LINPAK پانصد سوپرکامپیوتر سریع دنیا را همواره رتبه بندی نموده است. البته ادعا نمی‌شود این فهرست کاملا بی ایراد است اما بهترین از سرعت کامپیوتر را در هر زمان دارد.

 سریع‌ترین سوپرکامپیوتر فعلی

Roadrunner ساخت IBM در۲۵ می ۲۰۰۸ سریع‌ترین کامپیوتری است که با آمار پردازش پایسته برابر ۱٫۷ petaflop کار می‌کرد. و در بین ۵۰۰ ابررایانهٔ جهان اولین رایانه‌ای است که موفق به رسیدن به سرعت ۱٫۰ petaflof شد. IBM این ابررایانه را برای وزارت نیرو ایالات متحده آمریکا و وزارت امنیت اتمی ایالات متحده آمریکا طراحی کرده است. این رایانه طرحی آمیخته از ۱۲٬۹۶۰ عدد پردازنده IBM PowerXCell ۸i و ۶٬۴۸۰ عدد پردازندهٔ ۲ هسته‌ای AMD Opteron می‌باشد. سیستم‌عامل این ابررایانه متشکل از Red Hat Enterprise Linux و Fedora می‌باشد. این ابررایانه فضایی به مساحت ۶۰۰۰ فوت مربع یعنی در حدود ۵۶۰ متر مربع را اشغال کرده است و در سال ۲۰۰۸ آغاز به کار کرده است. وزارت نیرو ایالات متحده آمریکا قصد استفاده از این ابررایانه برای شبیه‌سازی وضعیت بمب‌های اتمی در برابر گذشت زمان برای بررسی وضعیت سلامت زرادخانه‌های اتمی خود را دارد.

 ابر شبه محاسبه (کازی سوپر کامپیوتینگ quasi super computing)

برخی انواع محاسبات توزیع شدهٔ مقیاس وسیع برای مسایل بسیار موازی سازی شده را می‌توان اوج ابرمحاسبهٔ دسته بندی شده نامید. مثلا پلتفرم BOINC (که میزبان تعدادی پروژهٔ محاسبهٔ توزیع شده هستند) در بیست و هفتم مارس سال ۲۰۰۷ از طریق ۱۷۹۷۰۰۰ کامپیوتر اضافه روی شبکه بالای ۵۳۰٫۷ ترافلاپ سرعت عملکرد به ثبت رساند. سریع‌ترین پروژه بود SETI@home که با ۱۳۹۰۰۰۰ کامپیوتر اضافه ۲۷۶٫۳ ترافلاپ کار می‌کرد. یک پروژهٔ توزیع شدهٔ دیگر Folding@home بود که در اواخر سپتامبر ۲۰۰۷ قدرت عملکرد برابر ۱٫۳ پتافلاپ گزارش داد. مشتریانی که از پلی استیشن استفاده می‌کنند از توان محاسبهٔ بالا ۱ پتافلاپ استفاده می‌کنند. تحقیق Mersenne Prime توزیع شدهٔ GIMP تا اکتبر ۲۰۰۷ قدرت برابر ۲۳ ترافلاپ به ثبت رسانده اند. سیستم موتور جستجوی گوگل با ۱۲۶ تا ۳۱۶ ترافلاپ احتمالا سریع‌ترین باشد.

 تحقیق و توسعه

در نهم سپتامبر سال ۲۰۰۶ دفتر مدیریت امنیت هسته‌ای ملی انرژی آمریکا (NNSA) IBM را برای طراحی و ساخت اولین سوپرکامپیوتر دنیا انتخاب کرد. سیستمی که برای تولید ماشینی پردازندهٔ موتور پنهای باند سلولی (cell BE) ماشینی با توان پایستهٔ یک پتافلاپ یا یک هزار تریلیون محاسبه در ثانیه بسازد. پروژهٔ دیگری که IBM به آن مشغول است ساخت Cyclops۶۴ است که قرار است روی یک تراشه یک سوپرکامپیوتر نصب کند. دکتر کارمارکار در هند پروژه‌ای را برای ساخت سوپرکامپیوتر یک پتافلاپی رهبری می‌کند. CDAC هم در حال ساخت رهبری می‌کندی است که تا سال ۲۰۱۰ بتواند به یک پتافلاپ برسد. NSF هم پروژه‌ای بیست میلیون دلاری برای ساخت یک سوپرکامپیوتر یک پتافلاپی در دست دارد. NCSA هم در دانشگاه ایلینویز اوربانا شامپاین مشغول چنین پروژه‌ای است و برآورد می‌شود تا سال ۲۰۱۱ آن را تکمیل کند.

 جدول زمانی سوپرکامپیوترها

این جا جدولی از سریع‌ترین سوپرکامپیوترهای رکورددار همه منظورهٔ موجود در دنیا با سال کسب رکوردشان را می بینید. منبع عناوینی که سال ثبتشان قبل از سال ۱۹۹۳ است مختلف است اما برای عناوین بعد از سال ۱۹۹۳ از فهرست پانصد کامپیوتر برتر دنیا استفاده کرده ایم.

Year	Supercomputer	Peak speed	Location
۱۹۴۲	Atanasoff–Berry Computer (ABC)	۳۰ OPS	Iowa State University، Ames، Iowa، USA
TRE Heath Robinson	۲۰۰ OPS	Bletchley Park
۱۹۴۴	Flowers Colossus	۵ kOPS	Post Office Research Station، Dollis Hill، UK
۱۹۴۶	UPenn ENIAC (before ۱۹۴۸+ modifications)	۱۰۰ kOPS	Aberdeen Proving Ground، Maryland، USA
۱۹۵۴	IBM NORC	۶۷ kOPS	U.S. Naval Proving Ground، Dahlgren، Virginia، USA
۱۹۵۶	MIT TX-۰	۸۳ kOPS	Massachusetts Inst. of Technology، Lexington، Massachusetts، USA
۱۹۵۸	IBM AN/FSQ-۷	۴۰۰ kOPS	۲۵ U.S. Air Force sites across the continental USA and ۱ site in Canada (۵۲ computers)
۱۹۶۰	UNIVAC LARC	۲۵۰ kFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory، California، USA
۱۹۶۱	IBM ۷۰۳۰ "Stretch"	۱٫۲ MFLOPS	Los Alamos National Laboratory، New Mexico، USA
۱۹۶۴	CDC ۶۶۰۰	۳ MFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory، California، USA
۱۹۶۹	CDC ۷۶۰۰	۳۶ MFLOPS
۱۹۷۴	CDC STAR-۱۰۰	۱۰۰ MFLOPS
۱۹۷۵	Burroughs ILLIAC IV	۱۵۰ MFLOPS	NASA Ames Research Center، California، USA
۱۹۷۶	Cray-۱	۲۵۰ MFLOPS	Los Alamos National Laboratory، New Mexico، USA (۸۰+ sold worldwide)
۱۹۸۱	CDC Cyber ۲۰۵	۴۰۰ MFLOPS	(numerous sites worldwide)
۱۹۸۳	Cray X-MP/۴	۹۴۱ MFLOPS	Los Alamos National Laboratory; Lawrence Livermore National Laboratory; Battelle; Boeing
۱۹۸۴	M-۱۳	۲٫۴ GFLOPS	Scientific Research Institute of Computer Complexes، Moscow، USSR
۱۹۸۵	Cray-۲/۸	۳٫۹ GFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory، California، USA
۱۹۸۹	ETA۱۰-G/۸	۱۰٫۳ GFLOPS	Florida State University، Florida، USA
۱۹۹۰	NEC SX-۳/۴۴R	۲۳٫۲ GFLOPS	NEC Fuchu Plant، Fuchu، Japan
۱۹۹۳	Thinking Machines CM-۵/۱۰۲۴	۶۵٫۵ GFLOPS	Los Alamos National Laboratory; National Security Agency
Fujitsu Numerical Wind Tunnel	۱۲۴٫۵۰ GFLOPS	National Aerospace Laboratory، Tokyo، Japan
Intel Paragon XP/S ۱۴۰	۱۴۳٫۴۰ GFLOPS	Sandia National Laboratories، New Mexico، USA
۱۹۹۴	Fujitsu Numerical Wind Tunnel	۱۷۰٫۴۰ GFLOPS	National Aerospace Laboratory، Tokyo، Japan
۱۹۹۶	Hitachi SR۲۲۰۱/۱۰۲۴	۲۲۰٫۴ GFLOPS	University of Tokyo، Japan
Hitachi/Tsukuba CP-PACS/۲۰۴۸	۳۶۸٫۲ GFLOPS	Center for Computational Physics، University of Tsukuba، Tsukuba، Japan
۱۹۹۷	Intel ASCI Red/۹۱۵۲	۱٫۳۳۸ TFLOPS	Sandia National Laboratories، New Mexico، USA
۱۹۹۹	Intel ASCI Red/۹۶۳۲	۲٫۳۷۹۶ TFLOPS
۲۰۰۰	IBM ASCI White	۷٫۲۲۶ TFLOPS	Lawrence Livermore National Laboratory، California، USA
۲۰۰۲	NEC Earth Simulator	۳۵٫۸۶ TFLOPS	Earth Simulator Center، Yokohama-shi، Japan
۲۰۰۴	IBM Blue Gene/L	۷۰٫۷۲ TFLOPS	U.S. Department of Energy/IBM، USA
۲۰۰۵	۱۳۶٫۸ TFLOPS	U.S. Department of Energy/U.S. National Nuclear Security Administration، Lawrence Livermore National Laboratory، California، USA
۲۸۰٫۶ TFLOPS
۲۰۰۷	۴۷۸٫۲ TFLOPS

لپ‌تاپ

 

لپ‌تاپ (به انگلیسی: Laptop) به رایانه همراه، کوچک و نسبتاً سبک گفته می‌شود. وزن آن معمولاً بین ۳ تا ۱۸ پوند است که به اندازه و مواد مصرف شده در ساخت آن بستگی دارد. این رایانه کوچک‌تر از رایانه‌های رومیزی است و می‌تواند با یک باتری کارکند و یا از یک آداپتور AC/DC خارجی تغذیه شود. بسیاری از آن‌ها چند سلول ۳ ولت دارند که در اجرای عملکرد ساعت و دیگر فرآیندها در هنگام قطع برق مفید است. laptop مانند رایانه‌های کمتر است. مولفه‌ها نیز مانند دسک تاپ هستند و مانند آن عمل می‌کنند ولی برای استفاده متحرک به صورت بهینه درآمده‌اند. لپ تاپ‌ها دارای صفحه نمایش بلور مایع می‌باشند و چند طرح حافظه درآن‌ها برای RAM در نظر گرفته شده‌است. SO-DIMM یک DIMM بزرگ است. علاوه بر صفحه کلید داخلی در آن‌ها از خط اشاره استفاده می‌شود ولی صفحه کلید خارجی و موس نیز قابل استفاده هستند.

طبقات

An ultraportable IBM X۳۱ with ۱۲" screen on an IBM T۴۳ Thin & Light laptop with a ۱۴" screen

چند نوع از انواع لپتاپ.

Umpcs

این ‌نوع از لپتاپ‌ها بسیار متحرک هستند. اندازه‌ای مانند PDA دارند. آنها قابلیت حمل زیادی دارند. آنها به عنوان نوت‌بوک خوانده می‌شوند و روی زانو استفاده می‌شوند. با این وجود در درایو سخت می‌تواند حرارت را تولید کند که عامل آسیب خواهد بود. به علت اندازه کوچک، آن‌ها ترکیبی از صفحه نمایش cm۲۰ برای کاربرها خواهند بود. آن‌ها می‌توانند صفحه کلید مینیاتوری و رابط موس داشته باشند. آن‌ها عملکرد ضعیف دارند و مولفه‌های پرانرژی هستند.

Ultraportable

این‌ ‌نوع از لپتاپ‌ها صفحه نمایش کوچکتر از ۱۲ اینچ به صورت مورب دارند و وزن آن‌ها کمتر از ۵-۳ پوند است. صفحه کلید آن‌ها اندازه کامل ندارد. مخاطبین اولیه آن‌ها مسافران تجاری هستند که به laptop سبک نیاز دارند. این‌ها اغلب خیلی گران هستند و دارای عمر طولانی باتری می‌باشند. Cpu با توان خانگی نیز استفاده شود. laptop از نوع نوری و باریک دارای وزن ۶-۴ پوند است و اندازه صفحه نمایش بین ۱۲ و۱۴ اینچ می‌باشد. laptop قاب بزرگ وزن ۷-۵ پوند دارد و اندازه صفحه نمایش ۱/۱۴ اینچ و ۴/۱۵ می‌باشد. ؛ رایانه جانشینی دسک تاپ: این‌‌نوع از لپتاپ‌ها عمدتاً در محل ثابت استفاده می‌شوند و به علت وزن و اندازه خود مطلوب نمی‌باشند. آنها فضای بیشتری را برای مولفه‌ها عرضه می‌کنند و به اندازه ۱۷ – ۲۰ in هستند. این‌ها دارای عمر باتری خیلی کوتاه می‌باشند که بیش از ۳ساعت نمی‌باشد زیرا سخت‌افزار جهت استفاده موثر باتری بهینه نشده‌است. گاهی اوقات آن‌ها را luggable گویند. این مثال از آنها شامل نوت بوک بازی است که می‌تواند پردازش گرافیکی سه بعدی انجام دهد.

ابزار مربوطه

QWERTY keyboard on 2007 Sony VAIO laptop

Laptopها می‌توانند بر یک طیف محاسباتی بین ابزار پرتابل قرار گیرند. نقطه استفاده آن مانند نرم‌افزار دسک تاپ است ولی نمی‌تواند محاسبات متحرک را انجام دهد. دیگر نقاط طیف عبارتند از: رایانه‌های پرتابل: این‌ها به آسانی حرکت می‌کنند و نمی‌توانند هنگام حمل استفاده شوند. زیرا به توان AC نیاز دارند. رایج‌ترین آنها osbornel می‌باشد که می‌تواند نرم‌افزار دسک‌تاپ را راه اندازی کند ولی حامی محاسبه متحرک نمی‌باشد.

Tablets

رایانه‌ها به شکل نوت بوک کاغذی هستند و رابط آن‌ها دارای شیار مغناطیسی است و نرم‌افزار می‌تواند با یک صفحه نمایش تماسی شناخته شود. ازسال ۲۰۰۷ رایج‌ترین آن‌ها به نام tabletpc عرضه شد که صفحه نمایش تماسی دارد. بعضی از آن‌ها صفحه کلید ندارند و قابل انتقال می‌باشند. آنها چرخش ۱۸۰ درجه دارند و بر بالای صفحه کلید تا می‌شوند. آنها عمل‌کرد محدود در محل‌های خاص داشته‌اند و می‌توانند وظایف عادی را انجام دهند. Tablet اینترنتی به شکل لوج است و می‌تواند در محاسبه متحرک استفاده شود. آنها از لینوکس استفاده می‌کنند. و می‌توانند چند برنامه را راه اندازی کنند ولی جایگزین رایانه نمی‌شوند. ویژگی MP۳، ویدئو، مرورگر اینترنت، chat و تصویر در آنها بارز است. PDA‌ها نیز رایانه کوچک و جیبی هستند که عملکرد محدود دارند. آن‌ها حامی محاسبه متحرک هستند هرگز هر نرم‌افزار را راه اندازی نمی‌کنند. رایانه‌های دستی کوچکتر هستند و تلفن هوشمند یا PDA دارای یک تلفن سلولی مکمل می‌باشد. مرزهای این مقوله‌ها مشخص نمی‌باشد. OQOUPC یک PC با اندازه PDA می‌باشد. Apple emate کوچکتر از laptop است ولی نرم‌افزار PDA را راه اندازی می‌کند. خط Hpomnibook نیز دارای ابزار رایانهی دستی است. سخت‌افزار نوکیا ۷۷۰ مانند PDA است و ۶۰۰۰ Zaurus درآن کاربرد داشته‌است. تنها دلیل که آنرا PDA نمی‌خوانند آن است که نرم‌افزار PIM ندارد. از سوی دیگر ۷۷۰ و Zerus می‌توانند یک نرم‌افزار linux را اجرا کنند.

تاریخچه

قبل از توسعه رایانه نوت بوک و laptop، عقاید مشابه ارائه شد مانند alankay که در Xerox pare در اوایل ۱۹۷۰ راه اندازی شد. نخستین رایانه پرتابل در ۱۹۸۱ معرفی شد و در آن از سیستم‌عامل CP/M استفاده شد اگر چه این رایانه خیلی سنگین و بزرگ بود و مانیتور کوچک CRT داشت اثر زیادی در تجارت داشته‌است. این‌ها اولین رایانه پرتابل بوده‌اند و Xerox note دوباره در PARC در ۱۹۷۶ توسعه یافت. Osbovne اندازه چرخ خیاطی پرتابل را داشت و توانست برای هواپیماهای تجاری استفاده شود. با این وجود نمی‌توان آن را با باتری راه اندازی کرد. در سال ۱۹۸۲ کایروپ نوع دوم سیستم را عرضه کرد که براساس CP/M طراحی شده‌است. این سیستم دو برابر درایو فلاپی می‌باشد و می‌تواند ظرفیت ۲ برابر تولید کند. یک موفقیت مربوط به Compag بود که اولین محصول آن در ۱۹۸۳ عرضه شد. رایانه IBM یک سیستم استاندارد می‌باشد و می‌تواند از نوع Dsborne به شمار رود. توان AC در راه اندازی آن استفاده خواهد شد. Ms- dos یک ویژگی از IBM می‌باشد که سازگاری PC ندارد. یک ماشین دیگر در سال ۱۹۸۱ عرضه شد و در سال ۱۹۸۳ به نام Epson hx۲۰ معرفی گردید. این ویژگی صفحه کلید ۶۸ بیت را دارد و باتری آن از کادمیوم نیکل است. صفحه نمایش LCD در حدود ۴ خط متن را با ۲۰ کاراکتر نشان می‌دهد. پرینتر ماتریس نقطه‌ای ۲۴ ستون به نام ترجمه گر BASIC و ۱۶KB از RAM همگی نقش مهم در این روند دارند. laptop واقعی یک gridllol بود که توسط موگارید در ۱۹۸۰- ۱۹۷۹ عرضه شد. این سیستم طرح کنترلی دارد و صفحه نمایش مسطح آن می‌تواند خمیده شود. آن‌ها با چند باتری عمل می‌کنند که به صفحه نمایش پلاسمای ۲۰۰×۳۲۰ پیکسل مجهز هستند. با این وجود در ارتش آمریکا و ناسا از طرح فضایی در طی ۱۹۸۰ استفاده شد. سازندگان grid بازده ویژه حق خود را بدست آوردند و این نوآوری متداول شد. این شرکت از دو laptop دیگر نیز استفاده کرده‌است. که sharppc ۵۰۰ و gavilansc نام دارند. آن‌ها در سال ۱۹۸۳ و ۱۹۸۴ فروخته شدند. این سیستم به نام laptop معروف است. این می‌تواند به ابزار تماسی که بر صفحه کلید قرار دارند مجهز شود. آن‌ها مانند GRID کیس کوچک دارند ولی سازگاری IBM در آن‌ها زیاد است. آن‌ها قدرت اجرایی با هر نرم‌افزاری را دارا هستند. آن‌ها صفحه نمایش LCP دارند و می‌توانند به پرینتر خارجی وصل شوند. Delmont که در ۱۹۸۴ عرضه شد مانند gaveling است که در ۱۸۶-۸ Intel استفاده گردید.

The Macintosh Portable, Apple's first attempt at a battery-powered computer

جهش لپتاپ‌ها

سال ۱۹۸۳ یک laptop به نام Kyocera ۸۵ که بزرگ‌ترین فروش را داشت راه اندازی شد.این یک طراحی از Epson hx۲۰ بوده‌است. اگر چه این اولین بار در ژاپن به فروش رفت و جواز آن توسط tandy صادر شد olivettim -۱۰ کم‌کم توسعه یافت. مکانیزم P=۸۲۰۱ از چند استاندارد باتری AA استفاده کرد. این برنامه‌ها مانند مترجم Basiz و برنامه ترمینال می‌توانند اهمیت زیادی داشته باشد. پیل در این زمینه چند طرح را گزارش کرد. این رایانه می‌تواند از نوع کاراکتر ۴۰×۸۰ باشد. کم کم LCD برای صفحه کلید اصلی استفاده شد. با وجود یک مودم داخلی ترمینال پرتابل راه اندازی شد. به علت این ویژگی، عمر باتری و قیمت آن، کم‌کم از مدل‌های اصلی استفاده گردید. وزن آنها کمتر از kg۲ بود و مقصد آن cm ۵/۴×۵/۲۱×۳۰ خوانده شد. ویژگی‌های اولیه عبارتند از ۸ کیلوبایت RAM و یک پردازنده ۳MHZ این ماشین اندازه نوت بوک واقعی را دارد و می‌تواند به صورت یک رایانه پرتابل عمل کند، این laptop سازگار IBM از نوع kayrop ۲۰۰۰ بود. که در سال ۱۹۸۵ عرضه شد. این نوع کیس آلومینیوم یک طرح مانند laptop مدرن داشته‌است. ۲۵ خط در ۸۰ کاراکتر بر صفحه نمایش LCD ظاهر شد. یک درایو فلاپی ۵/۳ اینچ به عنوان محل ذخیره استفاده شد. در بین اولین laptop‌های IBM می‌توان به PC Convertible اشاره کرد. در سال ۱۹۸۶ از دو مدل Toshiba به نام t ۱۰۰۰ و t۱۲۰۰ استفاده شد. این ماشین‌های DOS با دو سیستم‌عامل معرفی شدند. این ویژگی برمبنای DCS طراحی شده‌است. کم کم دراین راستا از طرح IBM، Toshiba، company و غیره استفاده شد. البته باید از آن با ویژگی IRS به اندازه Z-۱۷۱ نیز استفاده می‌شد. با توجه به این نقاط قوت، CDS می‌تواند بزرگترین عرضه کننده در سال ۱۹۸۷ و ۱۹۸۸ بود. CDS یک الگو را با این ساختار طراحی کرده‌است. اندازه یک کاغذ A۴ در هر باتری به اندازه یک صفحه گسترده‌است. برنامه‌های ارتباطی نقش مهم در مینیاتوری کردن این رایانه‌ها دارند. ماشین ROM می‌تواند به صورت مدل ۸۰- TRS باشد که از نوع دیجیتالی و شخصی است. تا سال ۱۹۸۰ رایانه‌ها بین مردم رواج زیادی یافتند. NEC که در اواسط ۱۹۸۹ رایانه‌ها بین مردم رواج زیادی یافتند. NEC که در اواسط ۱۹۸۹ عرضه شد اولین نوت بوک بود که KG۲ بوده‌است. این دارای ۲ میگابایت درایو RAM می‌باشد. اولین نوت بوک دارای درایو سخت می‌باشد. که شامل Compaglie است. اندازه نوت بوک می‌تواند در صفحه نمایش مقیاس خاکستری با دقت CGAتعیین شود. یک نوع تلاش در Apple تحت اثر این فرآیند استفاده شد. اولین ماشین با توجه به طرح پرتابل ۱۹۸۹ گزارش شد. در واقع luggable‌ها می‌توانند دارای صفحه نمایش ماتریس باشند. در هر حال این نوع laptop می‌تواند ترکیبی از چند ماشین سازگار باشد مانند outbound که در اختیار کاربر Mac قرار می‌گیرد. این نوع laptop‌ها می‌توانند در اختیار کاربر Mac قرار داده شوند. آن‌ها معرف یک مجموعه room هستند که می‌توانند مکینتاش را تحت اثر قرار دهند. مجموعه power که در اکتبر ۱۹۹۱ عرضه شد عامل تغییر استانداردها بوده‌است. صفحه نمایش LCD یک گزینه برای طراحی صفحه کلید اصلی است. شمول ابزار نقطه برداری نیز مهم است. IBM توانست ThinkPad را توسعه دهد که یک طرح مشابه داشته‌است. در سال ۱۹۹۴ نیز RS/ ۶۰۰۰ N۴۰ عرضه شد که عامل اجرای AIX بوده‌است. Tadpole نیز براساس SPARC و DE CAIPNA طراحی شد. در تابستان ۱۹۹۵ کم‌کم محاسبات نوت بوک کامل شد. درآگوست همان سال نیز ویندوز ۹۵ عرضه شد و میکرو سافت به دنبال کنترل سیستم‌عامل بوده در این شرایط BIOS توانست مانند ASIC وارد بازار شود. این عامل بهینه سازی عمر باتری است. در این حرکت طراحان نوت بوک نوآوری را کاهش دادند. ویندوز ۹۵ کم‌کم اهمیت CD-ROM را بیشتر کرد و کم‌کم تغییر به پردازنده پنتیوم عملی شد. با توجه به این ویژگی در درایو سخت باید گفت یک نوع موفقیت در SALO عامل رشد بازار بوده‌است. کم‌کم این ساختار در بخش شرکتی پذیرفته شد. وقتی این تکنولوژی در طی ۱۹۹۰ رشد یافت شهرت وراندمان laptop‌ها افزایش پیدا کرد. قیمت آن کاهش یافت و چند روند توسعه اجرا شد، در بین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• رشد تکنولوژی استفاده از باتری: باتری اسید سرب سنگین جایگزین تکنولوژی‌های سریع‌تر شد و از کادمیوم نیکل و یا NICD و پس هیدرید فلز نیکل استفاده شد. پلی مرلیتیوم نیز شهرت داشته‌است.
• پردازنده‌های دارای توان کافی: در سال ۱۹۹۱ از پردازنده ۸۰۲۸۶ استفاده شد زیرا تقاضای انرژی ۸۰۳۸۶ بیشتر بوده‌است. پس Intel۳۸۶sl وارد بازار شد و نیاز توان laptop مورد توجه قرار گرفت. این همان طرح CPU خوانده می‌شود. ۳۸۶SL عامل هماهنگی با SX ۳۸۶ بوده و کم‌کم کنترل‌گرها در زنجیره I/O مکمل شدند و SL تهیه شده. در واقع هزینه در این شرایط نقش مهم دارد. مارک‌های اصلی نوت‌بوک نیز تابع این اصل عمل کرده‌اند. کم‌کم مجموعه‌های متفاوت پنتیوم وارد بازار شد. آن‌ها یک طرح مکمل با SL ۴۸۶ دارند. Intel طرح خود را نیز به طور همزمان معرفی کرد. نصب TAB می‌تواند عامل محدود برای عرضه نوت بوک‌ها باشد. کم‌کم بسته بندی استاندارد صورت گرفت. یک نوع نقص مربوط به مشکل ارتقای پردازنده‌هایی است که ویژگی دسک تاپ دارند. Intel در نهایت نتوانست مساله را حل کند و حافظه‌ها توسعه یافتند. در این شرایط خریداران می‌تونند نوع ارتقای cpu استفاده نمایند. فرآیند ساخت و تولید در عوارض وارداتی آمریکا توانست محرک بازار آمریکا باشد. MMC یک نسل از این داده‌ها با یک هماهنگی ساختاری است. زیر سیستم‌ها از طریق MMC رشد کردند.
• صفحه نمایش بلور مایع پیشرفته و به خصوص ماتریس فعال LCD می‌تواند عامل رشد اصلی باشد. هر صفحه نمایش سفید و سیاه، آبی و سفید و یا خاکستری و STN در معرض سایه‌های سنگین قرار گرفت و حرکات تغییر کردند. صفحه نمایش رنگی STN کم‌کم رشد پیدا کرد اگر چه کیفیت نمایش ضعیف بوده‌است. تا سال ۱۹۹۱، دو نوع تکنولوژی LCD وارد بازار شد که به نام Dual STN و TFT بود. صفحه نمایش STN دارای مسائل خاص است مانند افزایش قیمت و دسترسی به نمایش عالی. DSTN می‌تواند برتر از TFT باشد و تا اواسط دهه ۹۰ کم‌کم شهرت یافت. دقت نمایش آن نیز زیاد است و زمان واکنش سریع می‌باشد. در این شرایط جایگزینی مانیتور CRT سنتی عملی گردد.
• این نوع تکنولوژی‌ها می‌توانند برگرفته از درایو دیسک فلاپی باشند. در این حالت درایو دیسک سخت که ظرفیت بالا دارد می‌تواند اعتبار بالاتر را بدست آورد. کاربردها ذخیره‌ها را بر Laptop انجام می‌دهند. HDD ۵/۳ یک واکنش نسبت به نیازهای طراحان نوت بوک بوده‌است. تولیدات کم هزینه در این مسیر وارد بازار شدند. با فشار نوت بوک‌ها اندازه به ۵/۲ رسید. یک LAPTOP کودکانه (OLPC) نیز با استفاده از Flash به جای دیسک سخت استفاده شد. قابلیت ارتباط پیشرفته در این شرایط مودم درونی و مجموعه استاندارد، موازی و PS/۲ در Laptop سازگار IBM-PC عرضه شد. توسعه آداپتور از ۱۹۹۷ عملی شد و USB از ۱۹۹۹ رشد یافت. Wife به آسانی با ابزار جانبی استفاده خواهد شد. چند laptop در مودم بی‌سیم پهنای باند ۳G ارزیابی شد laptop مدرن با ویژگی ۱۲ اینچ و یا ماتریس فعال دارای دقت نمایش ۷۶۸×۱۰۲۴ می‌باشد. کارت pc قیمت توسعه استفاده شده این نوع دسک تاپ درایو ۵/۳ دارد و می‌تواند مصرف کمتر توان را به همراه داشته باشد. تراشه‌های صوتی و تصویری نیز منسجم شدند. این باعث محدودیت استفاده laptop شد. دو نوع فیلد برای افزایش ثابت تقاضای سخت‌افزاری در نظر گرفته شد. کم کم به این روش پردازنده‌های گرافیکی مانند Dell، E۱۵۰۵ با یک نوع حرکت ATIM یا X۱۳۰۰ وارد بازار شدند. این نوع پردازنده‌ها بهتر از دسک تاپ هستند این عامل بهینه سازی استفاده کمتر توان است.
• چندین پردازنده laptop از سوی Intel معرفی شد و آن‌ها برگرفته از mad و VIA می‌باشند. موتورولا و IBM تراشه‌هایی برای PC Laptop تولید کردند. در کل این پردازنده‌ها می‌توانند توان کمتری از دیگر عناصر داشته باشند. کم‌کم به این روش انرژی صرفه جویی شد و اتلاف حرارت کاهش پیدا کرد. با این وجود پردازنده G۴ و G۳ توانست یک عملکرد مانند PowerPC داشته باشد. این‌ها تحت اثر عوامل خاص قرار گرفته‌اند مانند پهنای باند ایستگاه سیستم با عرضه GS کم‌کم ساختار نواری طراحی شد. درآن جا Pismo G۳ تا ۵۰۰ MHZ پیش رفت. این نوع قطعات laptop دارای قطعات اصلی پیشرفته می‌باشند. laptop می‌تواند ۲ تا ۵ ساعت به طور موثراستفاده شود. در این شرایط باید چگونگی استفاده در نظر گرفته شود. باتری‌ها کم‌کم درطول زمان تغییر می‌کنند و بعد از ۵ سال عوض می‌شوند. این به الگوی شارژ و دشارژ بستگی دارد. یک نوع تراشه از laptop عملکرد بالا بدست می‌آید. ایستگاه docking لوازم یدکی زیادی در اوایل ۱۹۹۰ داشته‌است. آنها می‌تونند محل ذخیره ۲۵/۵ و ۵/۳ را عرضه کنند. از چند کانکتور نیز استفاده می‌شود هماهنگی laptop و docking از طریق کانکتور اختصاصی و سرعت بالا عملی شد. یک نوع استفاده در محیط محاسباتی شرکتی دیده شد. شرکت‌ها می‌توانند کم‌کم در این شرایط محیطی به رشد بالقوه برسند. این ایستگاه‌ها خیلی بزرگ و پرهزینه هستند. با توجه به این روند توسعه و شیار انبساطی کم‌کم عامل رپلیکاتور وارد بازار شد. این یک نوع توسعه احتمالی از VGA، PS/۲ ، RS-۲۳۲ و غیره می‌باشد. رپلیکاسیون درگاه می‌تواند یک وسیله غیرانفعالی برای چندین LAPTOP باشد. این سرعت‌های بالا مانند آنچه که در USB دیده شده‌است می‌توانند در مورد USB ۲/۰ و یا دیوار آتش نیز کاربرد داشته باشند. این نوع لپ تاپ‌ها می‌توانند از مبدل AC خارجی بدست آیند. این عامل افزایش یک کیلوگرم وزن وسیله‌است. یک نوع وسیله نمایشگر در کنترل موقع یابی مکان نما استفاده می‌شود. این وسیله یک نوع کائوچو است که بین کلیدهای G، H و B قرار دارد برای ردیابی، لازم است ازفشار در جهت حرکت استفاده شود. این نوع صفحات به تماس حساس هستند و مکان نما با یک انگشت حرکت می‌کند. اینتل، Asus، compel، quanta و دیگر سازندگان لپ تاپ استاندارد بلوک ساختاری را برای قطعات طراحی نموده‌اند.

مسائل استاندارد سازی

اگر چه استاندارد جهانی عامل تشکیل عوامل جانبی و کارت PC در رایانه دسک تاپ می‌باشد هنوز باید استانداردهای جهانی برای عوامل امروزی در بخش داخلی طراحی گردند. ولتاژ الکتریکی، طرح مادربورد، آداپتور داخلی و غیره، کابل LCD و درایو فلاپی به صفحه اصلی متصل هستند. آن‌ها تحت اثر چند فیلد می‌باشند و باید ارتباط با سخت‌افزار ناسازگار عملی شود. این‌ها پیچیده‌تر از ابزار الکترونیکی مصرفی می‌باشند. قطعات متفاوت دارای مسائل خاص هستند و باید متخصصان با این ابزار و سخت‌افزارها آشنایی پیدا کنند. این یک اقدام خاص تجاری می‌باشد.

مسائل سازگاری

هر نوع مسئله در تجارت لپ تاپ شاخص اصلی از رایانه شخصی می‌باشد. چندین سازنده متفاوت وجود دارند که هر یک می‌توانند سیستم‌های خاص داشته باشند. ناسازگاری یک هنجار است. این نوع قطعات درونی و اختصاصی که توسط تولیدکنندگان تولید می‌شوند با دیگر محصولات عوض می‌شوند. این مولفه‌ها می‌توانند با laptop استفاده شوند. چند دلیل عبارتست از تضمین ثبات پذیری، عمر طولانی محصول و جلوگیری از مسائل صفانت و حفاظت مبتدیان از آسیب ماشین یک نکته مهم این است که اکثریت لپ تاپ‌ها در بازار توسط DMS ساخته می‌شوند. ODM بیش از OEM اهمیت دارد.

A modern mid-range HP Laptop. It is best used as a desktop replacement

روابط اصلی عبارتند از:

• Quanta، ltp، dell، توشیبا و ... که بزرگ‌ترین تولیدکنندگان جهانی می‌باشند.
• Compal با فروش به توشیبا، hp و ...
• Wirstron با فروش به hp، dell و...
• Arima با فروش به hp، nec و ...
• Uniwill با فروش به IBM و ...
• Asus با فروش به apple و ...
• Inventec با فروش به hp و ....

با این فرآیند جبران، سازندگان دارای خطوط محصول زیادی هستند مانند سخت‌افزار درونی، این با افزایش چند شیار سخت‌افزار و چند قطعه عملی است. کاربرها می‌توانند از سخت‌افزار رابط استفاده نمایند. با توجه به مولفه‌های سخت‌افزار، pcmia می‌تواند عامل رشد استاندارد باشد. دیگر لپ تاپ‌ها که usb ندارند دارای آداپتور pcmcia می‌باشند. آداپتور مدرن دو تا ۴ بخش ورودی USB دارد. آن‌ها می‌توانند از نوع USB و دیوار آتش باشند. بنابراین این مسائل سازگاری در رسیدن به سخت‌افزار و ابزار جانبی می‌توانند به راحتی حل شوند.

قابلیت ارتقاء

این روند بسیار محدود است و این به دلیل فنی و اقتصادی نمی‌باشد. از سال ۲۰۰۶ هیچ نوع استانداردی برای laptop گزارش نشد. هر فروشنده از طرح اختصاصی استفاده می‌کند و در نهایت می‌توان به مولفه‌هایی دست یافت که در بخش رقابت قرار گرفته‌اند با چند مورد استثنا می‌توان دید که مولفه‌های laptop به ندرت می‌توانند بین سازندگان مورد پذیرش قرار گیرند. آن‌ها در خطوط متفاوت تولید مورد توجه خاص هستند. ابزار جانبی آنها بر PCB اصلی قرار می‌گیرند و بنابراین ارتقا با استفاده از ورودی‌های خارجی عملی خواهد شد و می‌توان از شیار کارت و لوازم بی‌سیم استفاده کرد. دیگر مولفه‌ها مانند RAM و درایو سخت و باتری‌ها نیز توسط کاربر ارتقا خواهند یافت. بسیاری از این laptop‌ها دارای cpu متحرک هستند اگر چه حمایت از دیگر cpu‌ها به مدل‌های خاص محدود شده‌است. cpu شیاری می‌تواند به راحتی استفاده شود. در این شرایط مدل‌های سال گذشته به خوبی نمی‌توانند عمل ذخیره و جایگزینی را انجام دهند. بسیاری از این لپ تاپ‌ها دارای شیار داخلی minipct هستند و از wifi یا بلوتوث به عنوان یک نسخه استفاده خواهد شد ولی باید سنجش آن‌ها در کارت‌های نصب شده انجام شود. این نوع طرح‌ها می‌توانند به همراه USB و رابط I/O استفاده شوند. اگر چه کاربرها باید حامل لوازم جانبی USB باشند. در این حالت Nvidia و ATI یک رابط استاندارد برای GPU می‌باشند. انتخاب‌ها با توجه به PCIE/AGP بعد از بازاری محدود می‌باشد. در ژانویه ۲۰۰۷ نیز Asus اعلام کرد که ویدئوی خارجی ایستگاه XG برای لپ‌تاپ‌ها مفید است. ایستگاه XG به laptop وصل می‌شود و این با استفاده از USB-۲ و رابط کاری عملی است. در فوریه ۲۰۰۷ یک استاندارد جدید برای کابل خارجی PCI و کانکتور معرفی شد. این‌ها می‌توانند در آینده با استفاده از طرح حمایتی PCI و شاسی رشد یابند.