Wat is een supercomputer?

Een supercomputer is een zeer krachtig computersysteem dat is ontworpen om enorme hoeveelheden data te verwerken en complexe berekeningen met extreem hoge snelheid uit te voeren.

Een supercomputer is een geavanceerd computersysteem dat is ontworpen om uitzonderlijk hoge verwerkingskracht en snelheid te leveren, aanzienlijk hoger dan die van gewone computers. Deze prestaties worden bereikt door gebruik te maken van duizenden of zelfs miljoenen onderling verbonden processorkernen die parallel werken om complexe rekenproblemen op te lossen.

Supercomputers zijn speciaal ontworpen om taken uit te voeren die uitgebreide gegevensverwerking, snelle berekeningen en intensieve simulaties vereisen, waardoor ze essentieel zijn voor wetenschappelijk onderzoek, techniek, weersvoorspellingen, geheimschriften op grote schaal kunstmatige intelligentie toepassingen. Hun architectuur omvat vaak geavanceerde koelsystemen, snelle verbindingen en enorm geheugen bandbreedte ter ondersteuning van duurzame prestaties tijdens veeleisende werklasten.

Supercomputers spelen een cruciale rol bij het vergroten van wetenschappelijke kennis en het oplossen van problemen die met conventionele systemen niet uitvoerbaar zijn.

Onderdelen van een supercomputer

Supercomputers zijn opgebouwd uit zeer gespecialiseerde hardware en software die ontworpen zijn om snelheid, parallelliteit en dataverwerkingscapaciteit te maximaliseren. Hieronder staan de belangrijkste componenten die hun uitzonderlijke prestaties mogelijk maken:

Verwerkingseenheden (CPU's/GPU's)De verwerkingseenheden vormen de kern van de rekenkracht van een supercomputer. Moderne systemen gebruiken duizenden tot miljoenen high-performance centrale verwerkingseenheden (CPU's) en steeds meer vertrouwen op grafische verwerkingseenheden (GPU's) voor taken die een grootschalig parallelisme vereisen, zoals AI of wetenschappelijke simulaties.
Geheugen (RAM)Supercomputers hebben grote hoeveelheden supersnel geheugen nodig om gegevens op te slaan die snel toegankelijk moeten zijn tijdens berekeningen. Hierdoor kunnen processoren berekeningen uitvoeren zonder de vertragingen die worden veroorzaakt door het gebruik van tragere opslagapparaten.
OpslagsystemenOpslagsystemen met hoge capaciteit en hoge snelheid zijn essentieel voor het beheer van enorme hoeveelheden data die gegenereerd of gebruikt worden tijdens supercomputertaken. Deze opslagsystemen maken vaak gebruik van parallelle bestandssystemen om gelijktijdige gegevenstoegang vanaf meerdere processoren mogelijk te maken.
Interconnect-netwerkHet interconnectnetwerk verbindt alle processoren, geheugenmodules en opslagapparaten en zorgt voor hoge snelheid, lagelatency Communicatie tussen systeemcomponenten. Geavanceerde netwerktechnologieën, zoals InfiniBand of bedrijfseigen architecturen, maken efficiënte gegevensoverdracht mogelijk, essentieel voor parallelle verwerking.
KoelinfrastructuurSupercomputers genereren enorme hitte door hun dichte hardware configuraties. Gespecialiseerde koelsystemen, waaronder vloeistofkoeling, airconditioning en soms onderdompeling koelingworden gebruikt om optimale bedrijfstemperaturen te handhaven en hardwarestoringen te voorkomen.
Software en besturingssystemenAangepaste softwarestacks, inclusief parallelle verwerkingsframeworks, resourcemanagers en geoptimaliseerde besturingssystemen, de werking van de supercomputer beheren. Deze tools beheren werklasten, coördineren processen en maximaliseren de prestaties van het hele systeem.
VoedingssystemenVanwege hun omvang hebben supercomputers enorme, betrouwbare stroomtoevoersystemen nodig om continu te kunnen blijven werken. Energie-efficiëntie is ook een belangrijk ontwerpoverweging om energiekosten en milieu-impact te beheersen.

Wat zijn de kenmerken van een supercomputer?

Supercomputers bezitten een aantal bepalende kenmerken die hen onderscheiden van standaard computersystemen en die hen in staat stellen uiterst complexe taken efficiënt uit te voeren:

Hoge rekensnelheidSupercomputers kunnen biljoenen tot biljoenen berekeningen per seconde uitvoeren, vaak gemeten in FLOPS (floating point operations per second). Deze hoge snelheid stelt hen in staat om complexe simulaties, modellering en data-analyse uit te voeren in een fractie van de tijd die conventionele computers nodig hebben.
Massale parallelle verwerkingZe zijn ontworpen om taken parallel te verwerken op duizenden of miljoenen processoren. Dit parallelisme stelt supercomputers in staat om grote problemen op te splitsen in kleinere taken en deze tegelijkertijd op te lossen, wat de efficiëntie drastisch verhoogt.
Uitgebreide geheugencapaciteitSupercomputers zijn uitgerust met grote hoeveelheden supersnel geheugen ter ondersteuning van data-intensieve toepassingen. Dit garandeert snelle toegang tot gegevens en minimaliseert vertragingen tijdens complexe berekeningen.
Gespecialiseerde interconnectsZe beschikken over netwerken met een hoge bandbreedte en lage latentie die verbinding maken processors, geheugen en opslag. Efficiënte communicatie tussen componenten is cruciaal om een hoge mate van parallelliteit te ondersteunen.
Hoog stroomverbruik en geavanceerde koelingDoor de omvang van de hardware verbruiken supercomputers aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit en genereren ze veel warmte. Ze zijn afhankelijk van geavanceerde koelsystemen om veilige bedrijfstemperaturen en systeemstabiliteit te handhaven.
Maatwerksoftware en optimalisatieSupercomputers maken gebruik van gespecialiseerde besturingssystemen, resourcemanagers en parallelle programmeeromgevingen die geoptimaliseerd zijn voor high-performance computing Taken. Software is afgestemd op maximale efficiëntie en hardwarebenutting.
SchaalbaarheidSupercomputers zijn gebouwd om te schalen, waardoor er extra processors, geheugen of opslag kan worden toegevoegd om te voldoen aan de groeiende rekenvraag, zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties.
Betrouwbaarheid en fouttolerantieZe zijn ontworpen met overtolligheid en fouttolerante mechanismen om een continue werking te garanderen, zelfs in het geval van hardwarestoringen, wat essentieel is voor langdurige berekeningen en simulaties.

Hoe snel is een supercomputer?

De snelheid van een supercomputer wordt doorgaans gemeten in FLOPS (floating point operations per second), wat aangeeft hoeveel wiskundige berekeningen het systeem in één seconde kan uitvoeren.

Moderne supercomputers werken met snelheden variërend van petaFLOPS naar exaFLOPS:

1 petaFLOP = 1 quadriljoen (10¹⁵) bewerkingen per seconde.
1 exaFLOP = 1 quintiljoen (10¹⁸) bewerkingen per seconde.

In de praktijk zorgt deze snelheid ervoor dat supercomputers complexe verschijnselen kunnen simuleren, zoals klimaatmodellen, kernreacties en eiwitvouwing. Hiervoor zouden conventionele computers jaren of eeuwen nodig hebben.

Hoe werkt een supercomputer?

Een supercomputer verdeelt complexe rekentaken in kleinere, beheersbare delen en voert deze gelijktijdig uit met behulp van duizenden of zelfs miljoenen parallel werkende processoren. Deze processoren communiceren via een supersnel interconnectnetwerk, waardoor ze gegevens kunnen delen en hun bewerkingen efficiënt kunnen synchroniseren.

Het systeem maakt gebruik van enorme geheugenbronnen om gegevens tijdelijk op te slaan tijdens berekeningen en van krachtige opslagsystemen om grote datasets te beheren die nodig zijn voor simulaties of analyses. Gespecialiseerde software, waaronder parallelle programmeermodellen, taakplannersen geoptimaliseerde besturingssystemen, coördineert hoe taken over het systeem worden verdeeld, verwerkt en voltooid.

Door parallellisme, snelle communicatie en geoptimaliseerd resourcebeheer te benutten, kan een supercomputer wetenschappelijke simulaties, complexe berekeningen of grootschalige data-analyses uitvoeren met snelheden die veel hoger liggen dan die van conventionele computers. Deze architectuur stelt supercomputers in staat om problemen aan te pakken zoals weersvoorspellingen, moleculaire modellering, astrofysicasimulaties en andere taken die extreme rekenkracht vereisen.

Wat is een voorbeeld van een supercomputer?

Een prominent voorbeeld van een supercomputer is El Capitan, ontwikkeld door het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië. In november 2024 was El Capitan de snelste supercomputer ter wereld, met een Rmax van 1.742 exaFLOPS (dat is 1.742 quintiljoen berekeningen per seconde) in de Top500 LINPACK-benchmark.

El Capitan is bedoeld om de voorraadbeheermissie van de National Nuclear Security Administration (NNSA) van het Amerikaanse ministerie van Energie te ondersteunen.

Frontier van Oak Ridge National Laboratory was voorheen de snelste supercomputer. Na een nieuwe benchmark is het nog steeds de nummer 2 met een Rmax van 1.353 exaFLOPS.

Waarvoor worden supercomputers gebruikt?

Supercomputers zijn ontworpen om zeer complexe problemen op te lossen die extreme rekenkracht, snelheid en parallelle verwerking vereisen. Ze zijn essentieel voor taken die de mogelijkheden van conventionele computers te boven gaan.

Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer:

Klimaatmodellering. Het voorspellen van weerpatronen en het bestuderen van klimaatverandering.
Simulaties van natuurkunde en scheikunde. Onderzoek naar kernreacties, materiaaleigenschappen en moleculaire interacties.
Astrofysisch onderzoek. Onderzoek naar de vorming en structuur van het heelal.
Genomica en bioinformatica. Verwerking van grootschalige genetische gegevens voor onderzoek en medische vooruitgang.
Farmaceutische ontwikkeling. Versnelling van medicijnontdekking door complexe simulaties en data-analyse.
Kunstmatige intelligentie. Grootschalige training machine learning en deep learning-modellen.
Toepassingen voor overheid en defensie. Ondersteuning van cryptografie, simulaties van de nationale veiligheid en andere veilige, hoogwaardige onderzoeksinitiatieven.

Supercomputer Prijs

De bouw van supercomputers vereist enorme investeringen, vaak honderden miljoenen of zelfs miljarden dollars. Zo werd de Frontier van Oak Ridge – een exascale-klasse systeem dat meer dan 1 exaflop levert – geschat op ongeveer $600 miljoen, met betrekking tot hardware, stroomvoorziening, upgrades van faciliteiten en koelinfrastructuur.

Eerdere systemen hadden vergelijkbare astronomische prijskaartjes. De Japanse Fugaku kostte ongeveer $1 miljard, terwijl de Chinese Tianhe‑1A (4.7 petaFLOPS in 2010) ongeveer $88 miljoenEuropese projecten volgen: Finse LUMI bereikte bijna €145 miljoen, de Italiaanse Leonardo rond €240 miljoenen het Spaanse MareNostrum over €34 miljoenEn in de particuliere sector investeerde energiegigant Eni meer dan €100 miljoen in zijn supercomputer HPC6 voor het verkennen van hulpbronnen en onderzoek naar schone energie.

Wat is het verschil tussen een supercomputer en een gewone computer?

Hieronder ziet u een tabel waarin een supercomputer en een gewone computer met elkaar worden vergeleken:

Kenmerk	supercomputer	Gewone computer
Verwerkingscapaciteit	Extreem hoog, in staat om biljoenen tot triljoenen bewerkingen per seconde uit te voeren (gemeten in FLOPS).	Gemiddeld, voldoende voor dagelijkse taken zoals surfen op het web, kantoorwerk en basis software.
Parallelle verwerking	Maakt gebruik van duizenden tot miljoenen processoren die parallel werken.	Heeft doorgaans 1 tot 16 kernen en beperkte parallelliteit.
Doel	Ontworpen voor wetenschappelijk onderzoek, simulaties, big data-analyse en AI-training.	Ontworpen voor algemene taken zoals e-mail, documenten en entertainment.
Grootte en schaal	Vereist volledige kamers of speciale faciliteiten.	Past op een bureau of in een kleine werkruimte.
Kosten	Honderden miljoenen tot miljarden dollars.	De waarde varieert van een paar honderd tot een paar duizend dollar.
Koelvereisten	Geavanceerde koelsystemen (vloeistof, immersie, enz.).	Eenvoudige luchtkoeling of kleine vloeistofkoelingsopstellingen.
Stroomverbruik	Extreem hoog, waardoor gespecialiseerde infrastructuur nodig is.	Laag tot matig, werkt op standaard elektriciteit.
Opslagcapaciteit	Groot, vaak met parallelle bestandssystemen en snelle opslag.	Standaard opslagopties (HDD, SSD) voor persoonlijk of kantoor gebruik.
	Draait gespecialiseerde besturingssystemen en software voor high-performance computing.	Draait op consumentenbesturingssystemen zoals Windows, macOS of Linux.
Voorbeelden van gebruiksgevallen	Weersvoorspellingen, nucleaire simulaties, ruimteonderzoek, AI-ontwikkeling.	Surfen op internet, kantoorwerk, gamen.

Wat is het verschil tussen supercomputers en quantumcomputers?

Hier is een tabel die het verschil tussen supercomputers en quantum computers:

Kenmerk	supercomputer	Quantumcomputer
Rekenprincipe	Gebaseerd op klassieke berekeningen met bits (0 of 1).	Gebaseerd op de kwantummechanica met behulp van qubits (0, 1 of beide tegelijk).
Verwerkingseenheden	Maakt gebruik van duizenden tot miljoenen klassieke CPU's/GPU's.	Maakt gebruik van qubits, die gebruikmaken van superpositie en verstrengeling.
Parallelisme type	Bereikt parallelle verwerking door hardwareschaling.	Bereikt parallellisme door middel van kwantumtoestandmanipulatie.
Snelheid en prestaties	Extreem snel voor klassieke taken, gemeten in FLOPS.	Exponentieel sneller voor bepaalde gespecialiseerde problemen.
Meest geschikt voor	Wetenschappelijke simulaties, weermodellen, AI, big data.	Het ontbinden van grote getallen, kwantumsimulaties, optimalisatieproblemen.
Volwassenheid van de technologie	Volledig ontwikkeld en wereldwijd breed gebruikt.	Opkomende technologie, nog experimenteel met beperkte toepassingen.
Fouttolerantie	Hoge betrouwbaarheid met volwassen mechanismen voor foutbehandeling.	Gevoelig voor fouten; vereist complexe kwantumfoutcorrectie.
Gebruiksomgeving	Werkt in gecontroleerde data centers met geavanceerde koeling.	Vereist extreme koeling nabij het absolute nulpunt.
Fysieke afmetingen	Groot, vaak zo groot als een kamer of gebouw.	Momenteel groot, maar toekomstige ontwerpen kunnen compacter worden.
Voorbeelden	El Capitan, Frontier, Fugaku, Top.	IBM Quantum System One, Google Sycamore, D-Wave-systemen.

Veelgestelde vragen over supercomputers

Hier vindt u de antwoorden op de meestgestelde vragen over supercomputers.

Hoeveel RAM heeft een supercomputer?

De hoeveelheid RAM in een supercomputer varieert sterk afhankelijk van de grootte, architectuur en het beoogde doel, maar wordt altijd gemeten in terabytes (TB) of zelfs petabytes (PB), veel verder dan wat conventionele computers gebruiken.

Bijvoorbeeld:

El Capitan, momenteel de snelste supercomputer ter wereld, beschikt over ruim 5.4 petabyte aan geheugen met hoge bandbreedte (HBM3), dat is ontworpen om extreem hoge snelheden, data-intensieve workloads en grootschalige parallelle verwerking te ondersteunen.

Frontier, momenteel de op één na snelste supercomputer ter wereld, heeft meer dan 9 petabyte aan RAM, wat gelijkstaat aan 9 miljoen gigabyte.
Andere grote supercomputers, zoals Fugaku in Japan, beschikken ook over vele petabytes aan geheugen om grootschalige parallelle verwerking en data-intensieve simulaties te ondersteunen.

Wat is de snelste supercomputer ter wereld?

De snelste supercomputer ter wereld, in juni 2025, is El Capitan, beheerd door Lawrence Livermore National Laboratory in Californië. Hij voert de 65e editie van de TOP500-ranglijst aan met een indrukwekkende, aanhoudende prestatie. 1.742 exaFLOPS, equivalent aan 1.742 × 10¹⁸ drijvende-kommabewerkingen per seconde. In theoretisch piekvermogen kan El Capitan een snelheid bereiken van 2.746 exaFLOPS.

De dominante positie van El Capitan is te danken aan de hybride architectuur van ruim 1 miljoen AMD CPU-cores en bijna 10 miljoen AMD Instinct GPU-cores, verbonden via een supersnelle Slingshot-11-interconnect.

Het debuteerde eind 2024 bij Lawrence Livermore en werd begin 2025 officieel gelanceerd. Verwacht wordt dat het nog wel even de krachtigste supercomputer ter wereld zal blijven, tenzij het wordt overtroffen door een ander exaschaalsysteem.

Hoe ziet de toekomst van supercomputers eruit?

De toekomst van supercomputers is gericht op het bereiken van ongekende niveaus van snelheid, efficiëntie en intelligentie, met de nadruk op exascale en uiteindelijk zettascale computing. Exascale-systemen, die meer dan een triljoen berekeningen per seconde kunnen uitvoeren, worden al operationeel, met machines zoals Frontier en El Capitan als koplopers in de huidige generatie.

Toekomstige supercomputers zullen meer gespecialiseerde hardware integreren, waaronder energiezuinige CPU's, geavanceerde GPU's en AI-versnellers, die ontworpen zijn om steeds complexere simulaties, werklasten op het gebied van kunstmatige intelligentie en big data Verwerking. Quantum computing zal naar verwachting ook traditionele supercomputers aanvullen en oplossingen bieden voor problemen die voor klassieke systemen nog onpraktisch zijn.

Een andere belangrijke trend is het verbeteren van energie-efficiëntie en duurzaamheid, aangezien huidige supercomputers enorme hoeveelheden energie verbruiken. Nieuwe ontwerpen richten zich op het verlagen van de energiekosten door middel van geavanceerde koeltechnieken en geoptimaliseerde systeemarchitecturen.

Supercomputers zullen een cruciale rol blijven spelen bij het oplossen van wereldwijde uitdagingen, zoals klimaatveranderingsmodellering, medicijnontwikkeling, ruimteonderzoek en geavanceerd materiaalonderzoek. Naarmate de technologie evolueert, zal de kloof tussen traditionele high-performance computing en kunstmatige intelligentie vervagen, waardoor toekomstige supercomputers essentiële hulpmiddelen worden voor wetenschappelijke innovatie en technologische vooruitgang.