1. Giriş

Bilgisayar teknolojilerinin gelişiminde iki temel yaklaşım öne çıkmaktadır: geleneksel hesaplama (conventional computing) ve yüksek başarımlı hesaplama (High Performance Computing – HPC). Geleneksel hesaplama, kişisel bilgisayarlar (PC), iş istasyonları ve küçük ölçekli sunucular aracılığıyla günlük uygulamaları ve orta ölçekli işlemleri yürütürken; HPC, çok daha büyük ölçekli, karmaşık ve yüksek işlem gücü gerektiren problemleri çözmek için geliştirilmiştir.

Bu makalede, HPC ile geleneksel hesaplama arasındaki temel farklar, avantajlar ve kullanım alanları detaylı şekilde ele alınmaktadır.

2. Temel Kavramlar

• Geleneksel Hesaplama: Tek işlemci veya sınırlı sayıda çekirdeğe sahip sistemlerde, genellikle sıralı (sequential) veya küçük ölçekli paralel işlemleri yürüten hesaplama yaklaşımıdır.

• HPC: Çok sayıda işlemci çekirdeği, GPU ve yüksek hızlı ağ bağlantıları kullanarak paralel hesaplama teknikleri ile saniyede trilyonlarca (hatta katrilyonlarca) işlem yapabilen sistemlerdir.

3. HPC ile Geleneksel Hesaplama Arasındaki Farklar

3.1. Donanım Yapısı

• Geleneksel Hesaplama:

  • Tipik olarak masaüstü bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar ve küçük sunucular.

  • CPU odaklı, birkaç çekirdek ile sınırlıdır.

  • Standart RAM ve disk tabanlı depolama kullanır.

• HPC:

  • Binlerce düğümden (node) ve yüz binlerce çekirdekten oluşan küme sistemler.

  • GPU, FPGA gibi hızlandırıcıların entegre olduğu hibrit mimariler.

  • Paralel dosya sistemleri (Lustre, BeeGFS) ve yüksek hızlı ağ (InfiniBand, NVLink).

3.2. Performans Ölçeği

• Geleneksel Hesaplama: Performans genellikle GigaFLOPS (10^9 işlem/saniye) veya TeraFLOPS seviyesindedir.

• HPC: PetaFLOPS (10^15) ve ExaFLOPS (10^18) ölçeğine ulaşabilmektedir.

3.3. Hesaplama Yaklaşımı

• Geleneksel Hesaplama:

  • Çoğunlukla sıralı (sequential) işleme.

  • Tek kullanıcılı veya küçük ekip odaklı kullanım.

• HPC:

  • Paralel ve dağıtık hesaplama üzerine kuruludur.

  • Tek bir görev, binlerce işlemciye bölünerek eş zamanlı yürütülür.

3.4. Uygulama Alanları

• Geleneksel Hesaplama:

  • Ofis yazılımları, veri tabanları, yazılım geliştirme, küçük ölçekli simülasyonlar.

  • Web servisleri, e-posta, iş uygulamaları.

• HPC:

  • İklim modelleme, hava durumu tahmini.

  • Moleküler dinamik ve ilaç keşfi.

  • Yapay zekâ model eğitimi (Large Language Models, derin öğrenme).

  • Savunma sanayi, kriptografi, nükleer simülasyonlar.

  • Otomotiv ve havacılıkta aerodinamik analizler.

3.5. İşletim Sistemi ve Yazılım

• Geleneksel Hesaplama:

  • Windows, macOS, Linux tabanlı standart işletim sistemleri.

  • Genel amaçlı yazılımlar.

• HPC:

  • Optimize edilmiş Linux dağıtımları (Rocky, CentOS, Ubuntu Server).

  • HPC’ye özel kütüphaneler ve yazılım araçları (MPI, OpenMP, CUDA).

  • İş yükü yöneticileri (Slurm, PBS).

3.6. Enerji ve Soğutma İhtiyacı

• Geleneksel Hesaplama: Ofis ortamında kullanılabilir, standart soğutma çözümleri yeterlidir.

• HPC: Veri merkezlerinde konumlandırılır, gelişmiş soğutma sistemleri (sıvı soğutma, immersiyon) ve megawatt seviyesinde enerji gerektirir.

4. Tablo ile Özet Karşılaştırma

5. Sonuç

HPC, geleneksel hesaplamadan farklı olarak paralel, yüksek ölçekli ve özel donanım destekli bir yaklaşımı ifade eder. Geleneksel bilgisayarlar, günlük ihtiyaçlara ve orta ölçekli problemlere çözüm sunarken; HPC sistemleri, bilimsel keşiflerin, sanayi devrimlerinin ve ulusal güvenlik stratejilerinin temelini oluşturmaktadır.