Istorijat razvoja, evolucija operativnih sistema i uzroci apsolutne dominacije Linuxa

Stručno-pregledni rad

Avgust 2026.

Sadržaj

1. Uvod

2. Šta je superračunar

3. Istorijat superračunara

   3.1. Prva generacija (1960–1975) — pioniri

   3.2. Zlatno doba Cray-a (1976–1995)

   3.3. Era masovno-paralelnih sistema (1990-e)

   3.4. Klasteri, Beowulf i uspon Linuxa (kraj 1990-ih – 2000-e)

   3.5. Petaskalarna i egzaskalarna era (2008–danas)

4. Operativni sistemi superračunara kroz istoriju

   4.1. Sopstveni (proprietary) operativni sistemi

   4.2. Unix varijante

   4.3. Pojava i širenje Linuxa

5. Trenutno stanje (TOP500, 2026)

6. Zašto je Linux odneo apsolutnu prevagu

7. Zaključak

8. Izvori

1. Uvod

Superračunari predstavljaju vrh razvoja računarske tehnike — mašine namenjene rešavanju problema koji zahtevaju ogromnu računsku snagu: simulacije klime, nuklearnu fiziku, molekularnu biologiju, prognozu vremena, aerodinamiku, kriptografiju i, u poslednjih nekoliko godina, treniranje velikih modela veštačke inteligencije. Njihov razvoj prati čitavu istoriju informatike, od mašina veličine sobe sa nekoliko megaflopsa u sekundi, do današnjih egzaskalarnih sistema koji izvode više od kvintiliona (10^18) operacija u sekundi.

Manje poznat, ali podjednako zanimljiv deo te priče jeste evolucija operativnih sistema koji su pokretali te mašine. Dok se hardver superračunara menjao dramatično — od vektorskih procesora, preko masovno-paralelnih arhitektura, do današnjih klastera sa GPU akceleratorima — razvoj softverske osnove pratio je sličan, ali sopstveni put: od potpuno zatvorenih, mašinski specifičnih operativnih sistema, preko komercijalnih Unix varijanti, do potpune dominacije Linuxa, koji danas pokreće bukvalno sve sisteme na svetskoj TOP500 listi.

Ovaj rad ima za cilj da hronološki prikaže razvoj superračunara, operativne sisteme koji su ih pokretali u svakoj fazi, i da analizira tehničke, ekonomske i organizacione razloge zbog kojih je Linux, kao slobodan i otvoren softver, potpuno istisnuo sve komercijalne alternative.

2. Šta je superračunar

Superračunar je računarski sistem koji u datom trenutku spada među najsnažnije na svetu po broju operacija u sekundi (FLOPS — floating point operations per second). Za razliku od običnih servera ili radnih stanica, superračunari gotovo uvek predstavljaju masovno-paralelne sisteme sastavljene od hiljada do stotina hiljada procesorskih jezgara, međusobno povezanih izuzetno brzim mrežama (interconnect), sa specijalizovanim sistemima za hlađenje, napajanje i skladištenje podataka.

Merilo performansi po kojem se superračunari zvanično rangiraju je HPL (High Performance Linpack) benchmark, na osnovu kojeg se dva puta godišnje (juna i novembra) objavljuje takozvana TOP500 lista — zvanični globalni poredak 500 najsnažnijih sistema na svetu. Pored TOP500, postoji i Green500 lista, koja rangira superračunare po energetskoj efikasnosti (FLOPS po vatu).

3. Istorijat superračunara

3.1. Prva generacija (1960–1975) — pioniri

Termin „superračunar“ prvi put se ozbiljno vezuje za mašine kompanije Control Data Corporation (CDC), koju je vodio inženjer Semur Krej (Seymour Cray). CDC 6600, predstavljen 1964. godine, smatra se prvim pravim superračunarom — dostizao je oko 3 miliona operacija u sekundi (3 MFLOPS) i nekoliko puta je bio brži od svih tadašnjih konkurenata. Naslednik, CDC 7600, dodatno je unapredio performanse krajem 1960-ih.

Ovi rani sistemi radili su na potpuno sopstvenim, mašinski specifičnim operativnim sistemima koje su razvijali sami proizvođači — nije postojao koncept prenosivog, univerzalnog operativnog sistema kakav danas podrazumevamo.

3.2. Zlatno doba Cray-a (1976–1995)

Semur Krej je 1972. napustio CDC i osnovao sopstvenu kompaniju, Cray Research. Njegov Cray-1, predstavljen 1976. godine, postao je ikona superračunarstva — prepoznatljivog C-oblika, sa ugrađenim klupama iznad sistema za hlađenje, i prvi je uspešno komercijalizovao arhitekturu vektorskog procesora, koja je omogućavala da se jedna operacija istovremeno primeni nad čitavim nizom podataka.

Cray-1 je prodat u 80 primeraka, što ga čini jednim od najuspešnijih superračunara u istoriji. Naslednici — Cray X-MP (1982), Cray-2 (1985) i Cray Y-MP (1988) — nastavili su tu liniju razvoja, uvodeći višeprocesorske (multiprocesor) arhitekture. U ovom periodu Cray Research je praktično sinonim za superračunarstvo, a njihove mašine dominiraju u nacionalnim laboratorijama, meteorološkim centrima i vojnim istraživačkim institucijama širom sveta.

3.3. Era masovno-paralelnih sistema (1990-e)

Tokom 1990-ih dolazi do arhitektonske promene paradigme: umesto malog broja izuzetno brzih vektorskih procesora, superračunari počinju da koriste hiljade jednostavnijih procesora povezanih u masovno-paralelne sisteme (MPP — massively parallel processing). Mašine poput Cray T3D i T3E, Thinking Machines CM-5, ili Intel Paragon predstavljaju ovaj pravac. Japanske kompanije (NEC, Fujitsu, Hitachi) takođe ulaze u trku, sa sistemima poput NEC-ovog Earth Simulator-a, koji je 2002. godine bio ubedljivo najbrži superračunar na svetu.

3.4. Klasteri, Beowulf i uspon Linuxa (kraj 1990-ih – 2000-e)

Prekretnicu predstavlja pojava takozvanih Beowulf klastera sredinom 1990-ih — ideje da se superračunar može sagraditi povezivanjem velikog broja jeftinih, standardnih (commodity) x86 računara pomoću brze mreže, umesto kupovine skupog, specijalizovanog hardvera. Ovaj pristup je radikalno smanjio cenu ulaska u superračunarstvo, a kao operativni sistem gotovo po pravilu je korišćen Linux, koji je bio besplatan, otvorenog koda i lako prilagodljiv.

Prvi sistem sa Linuxom koji se pojavio na TOP500 listi bio je Avalon Cluster, izgrađen u Los Alamos National Laboratory, koji je u junu 1998. zauzeo 314. mesto na listi, sa 140 Alpha EV56 procesora. To je bio početak procesa koji će za manje od dve decenije dovesti do potpune dominacije Linuxa.

3.5. Petaskalarna i egzaskalarna era (2008–danas)

Roadrunner, sagrađen 2008. godine u Los Alamos-u, postao je prvi sistem koji je premašio granicu od jednog petaflopsa (10^15 operacija u sekundi). Usledila je decenija ubrzanog rasta: kineski Tianhe-2, japanski K computer i Fugaku, američki Summit i Sierra, redom su preuzimali vrh liste.

Prekretnica ka egzaskalarnoj eri (10^18 operacija u sekundi, odnosno kvintilion operacija u sekundi) dogodila se 2022. godine, kada je američki sistem Frontier (Oak Ridge National Laboratory) postao prvi zvanično potvrđeni egzaskalarni superračunar. Ubrzo su usledili Aurora (Argonne National Laboratory) i El Capitan (Lawrence Livermore National Laboratory), koji je od novembra 2024. bio najsnažniji sistem na svetu.

Najnovija, 67. TOP500 lista, objavljena u junu 2026. na ISC konferenciji u Hamburgu, donela je novu promenu na vrhu: kineski sistem LineShine, instaliran u Nacionalnom superračunarskom centru u Šenženu, preuzeo je prvo mesto sa performansom od 2,198 egzaflopsa, potisnuvši El Capitan (1,809 egzaflopsa) na drugo mesto.

Tabela 1: Pregled prekretničkih superračunara kroz istoriju.

4. Operativni sistemi superračunara kroz istoriju

4.1. Sopstveni (proprietary) operativni sistemi

Najraniji superračunari nisu koristili nikakav opšti, prenosivi operativni sistem — svaki proizvođač je razvijao potpuno prilagođen softver za sopstveni hardver. Cray Research je za svoje rane mašine (Cray-1, Cray X-MP) razvio Cray Operating System (COS), predstavljen 1975. godine — jednostavan, serijski (batch) orijentisan sistem, direktno naslonjen na ranije iskustvo sa CDC-ovim SCOPE operativnim sistemom. Pojedine institucije, poput američkog Ministarstva energetike, razvijale su i sopstvene alternative, poput Cray Time Sharing System (CTSS) i NLTSS, radi omogućavanja interaktivnog, deljenog rada više korisnika.

Ovakvi sistemi bili su funkcionalni, ali izuzetno skupi za razvoj i održavanje, teško prenosivi na novi hardver, i zatvoreni za spoljne doprinose — svaka nova generacija mašina praktično je zahtevala i novi operativni sistem ili opsežnu adaptaciju postojećeg.

4.2. Unix varijante

Sredinom 1980-ih Cray Research prelazi na pristup zasnovan na Unix-u, uvodeći UNICOS — operativni sistem zasnovan na UNIX System V, prvi predstavljen 1985. godine uz Cray-2, a potom prenet i na X-MP, Y-MP i C90 sisteme. UNICOS je bio prvi 64-bitni Unix sistem i prva Unix implementacija sa punom podrškom za simetrični multiprocesing (SMP), obogaćena brojnim BSD unapređenjima za mrežni rad i rad sa fajl sistemima.

Kasnije varijante — UNICOS MAX (mikrokernel zasnovan na Mach-u, za T3D) i UNICOS/mk (zasnovan na Chorus mikrokernelu, za T3E) — predstavljale su pokušaje da se Unix filozofija prilagodi masovno-paralelnim arhitekturama sa hiljadama procesorskih elemenata.

Paralelno sa Cray-jem, i drugi proizvođači razvijali su sopstvene Unix varijante prilagođene superračunarskim i serverskim potrebama: Silicon Graphics je koristio IRIX, IBM je koristio AIX, Sun Microsystems je koristio Solaris. Sredinom i krajem 1990-ih ovi sistemi su zajedno sa UNICOS-om bili dominantan izbor za najsnažnije mašine na svetu — sve do trenutka kada ih je, sistematski i nezaustavljivo, počeo da istiskuje Linux.

4.3. Pojava i širenje Linuxa

Linux, koji je Linus Torvalds prvi put objavio 1991. godine kao slobodan, otvoreni operativni sistem inspirisan Unix-om, ušao je na TOP500 listu u junu 1998, kada je Avalon Cluster u Los Alamos National Laboratory zauzeo 314. mesto. To je bio skroman početak, ali je označio trend koji se pokazao nezaustavljivim.

Rast broja Linux instalacija na TOP500 listi bio je dramatičan: između novembra 2002. i novembra 2009. godine, broj Linux sistema na listi porastao je za 531% — sa 71 na 448 sistema. Poslednja dva sistema koji nisu koristili Linux napustila su TOP500 listu u novembru 2017. godine, čime je Linux ostvario potpunu, stoprocentnu dominaciju — stanje koje se održava neprekidno već devetu godinu zaredom, sve do najnovije liste iz juna 2026.

Cray Research (kasnije deo HPE-a) je taj trend pratio i sopstvenim proizvodom — Cray Linux Environment (CLE), koji je zvanično nasledio UNICOS kao osnovni operativni sistem za Cray superračunare, praktično potvrđujući da je čak i istorijski najveći „vlasnik“ sopstvenog Unix-a na kraju prešao na Linux.

Tabela 2: Smena dominantnih operativno-sistemskih pristupa u superračunarstvu.

5. Trenutno stanje (TOP500, jun 2026)

Prema 67. izdanju TOP500 liste, objavljenom u junu 2026. na ISC konferenciji u Hamburgu, Linux — u različitim distribucijama i prilagođenim varijantama — pokreće svih 500 sistema na listi. Ovo obuhvata tri postojeća egzaskalarna sistema (LineShine, El Capitan i Frontier), kao i preostalih 497 sistema različitih performansi.

Konkretno, među vodećim sistemima uočava se sledeća slika: LineShine (Kina) trenutno predvodi listu sa 2,198 egzaflopsa, ispred El Capitana (SAD) sa 1,809 egzaflopsa. Japanski Fugaku koristi sopstveni, prilagođeni Linux kernel razvijen posebno za ARM-baziranu arhitekturu A64FX procesora. Većina zapadnih sistema oslanja se na Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise, ili prilagođene distribucije proizvođača hardvera (poput HPE Cray Linux Environment), dok istraživački centri često koriste i Ubuntu ili sopstvene, minimalizovane distribucije zasnovane na Linux kernelu.

Na globalnom nivou, geografska raspodela vodećih 500 sistema takođe se menja — Sjedinjene Američke Države zadržavaju vodeću poziciju po broju sistema, sa preko 170 mašina na listi, dok Kina i Nemačka slede sa značajnim brojem instalacija. Bez obzira na geopolitičke i tehnološke razlike između ovih zemalja i institucija, jedna stvar ostaje univerzalno zajednička — operativni sistem.

6. Zašto je Linux odneo apsolutnu prevagu

Pobeda Linuxa u svetu superračunarstva nije slučajnost, već rezultat kombinacije tehničkih, ekonomskih i organizacionih faktora koji su se međusobno pojačavali tokom skoro tri decenije.

6.1. Otvoren kod i potpuna kontrola

Za razliku od zatvorenih komercijalnih Unix sistema, Linux omogućava institucijama i proizvođačima hardvera potpun uvid u izvorni kod i mogućnost neograničenog prilagođavanja. Timovi mogu da uklanjaju nepotrebne komponente jezgra, podešavaju kernel za specifičnu arhitekturu, ugrađuju sopstvene upravljačke programe (drajvere) za jedinstveni hardver, i optimizuju sistem za rad sa specijalizovanim, izuzetno brzim mrežama za međuprocesorsku komunikaciju. Ovakav nivo kontrole jednostavno nije bio moguć sa zatvorenim, vlasničkim sistemima poput IRIX-a, AIX-a ili Solaris-a.

6.2. Odsustvo licencnih troškova

Superračunari sa desetinama ili stotinama hiljada procesorskih jezgara zahtevali bi, u modelu licenciranja po procesoru ili po jezgru, ogromne troškove za komercijalne operativne sisteme. Linux, kao slobodan softver, eliminiše taj trošak u potpunosti, oslobađajući budžet za dodatni hardver, mrežnu infrastrukturu ili istraživački rad.

6.3. Ekonomija razmere x86 arhitekture i Beowulf modela

Pojava Beowulf klastera sredinom 1990-ih pokazala je da se vrhunske performanse mogu postići povezivanjem velikog broja jeftinih, standardnih (commodity) x86 servera, umesto kupovine skupog specijalizovanog hardvera poput vektorskih Cray mašina. Linux je od samog početka bio najbolje podržan operativni sistem za x86 arhitekturu, što ga je učinilo prirodnim izborom za ovaj novi, jeftiniji pristup gradnji superračunara.

6.4. Snaga zajednice i brzina razvoja

Linux kernel razvija globalna zajednica hiljada programera — od pojedinačnih entuzijasta do inženjera kompanija poput IBM-a, Intel-a, NVIDIA-e, Red Hat-a i drugih. Ova otvorena razvojna zajednica omogućava mnogo bržu integraciju podrške za novi hardver (na primer, GPU akceleratore i specijalizovane umrežavajuće kartice) nego što bi to mogao jedan proizvođač zatvorenog Unix sistema.

6.5. Standardizacija i prenosivost softvera

Kako se Linux ustalio kao standard u naučnoj i akademskoj zajednici, i sam ekosistem naučnog i inženjerskog softvera — biblioteke za paralelno računanje (MPI, OpenMP), alati za upravljanje poslovima (Slurm, PBS), kompajleri i programski jezici — razvijan je prvenstveno za Linux. Ovo je stvorilo samopojačavajući ciklus: što je više softvera bilo optimizovano za Linux, to je više institucija biralo Linux, što je dodatno podsticalo razvoj softvera za tu platformu.

6.6. Prilagodljivost budućim arhitekturama

Prelazak na egzaskalarno računarstvo doneo je nove izazove — heterogene arhitekture koje kombinuju CPU i GPU jedinice, energetsku efikasnost i potrebu za sofisticiranim upravljanjem resursima. Linuxova modularnost omogućila je proizvođačima poput HPE (Cray), Fujitsu-a (Fugaku) i drugih da razviju sopstvene, duboko prilagođene distribucije zasnovane na istom, dokazanom jezgru, umesto da grade potpuno nov operativni sistem od nule za svaku novu generaciju hardvera.

7. Zaključak

Istorija operativnih sistema u superračunarstvu prati jasnu putanju: od potpuno zatvorenih, mašinski specifičnih sistema prve generacije, preko komercijalnih Unix varijanti koje su dominirale tokom 1980-ih i 1990-ih, do potpune i neprekinute dominacije Linuxa od 2017. godine do danas. Ova promena nije bila iznenadna, već postepen proces koji je trajao skoro dve decenije — od prvog Linux sistema na TOP500 listi 1998. godine, do trenutka kada su poslednji preostali komercijalni Unix sistemi napustili listu 2017.

Uzroci ove dominacije leže u kombinaciji otvorenosti koda, odsustva licencnih troškova, ekonomije razmere jeftinog x86 hardvera, snage globalne razvojne zajednice, i samopojačavajućeg ciklusa u kojem se naučni softver razvija prvenstveno za Linux platformu. Danas, u eri egzaskalarnog računarstva i veštačke inteligencije, Linux ostaje neprikosnoven temelj na kojem su izgrađeni svi najsnažniji računarski sistemi na svetu — od američkog El Capitana, preko japanskog Fugaku-a, do trenutno vodećeg kineskog sistema LineShine.

8. Izvori

• TOP500.org — Zvanična TOP500 lista superračunara, izdanja novembar 2024. i jun 2026.
• Stackscale — „The World’s Most Powerful Supercomputers in 2026: LineShine Takes the Lead“
• Stackscale — „The 500 Most Powerful Supercomputers Use Linux“
• Wikipedia — članci: Supercomputer operating system, UNICOS, Cray Operating System, Cray-1, Cray X-MP, Fugaku (supercomputer)
• Cray-History.net — arhiva istorije Cray superračunara i operativnih sistema UNICOS
• ArchiveOS.org — pregled UNICOS operativnog sistema
• CommandLinux.com — statistike upotrebe Linuxa na TOP500 listi (2026)