Supercomputadoras

SUPERCOMPUTADORAS

Las supercomputadoras son el tipo de computadoras más potentes y más rápidas que existen en un momento dado. Son de gran tamaño, las más grandes entre sus pares. Pueden procesar enormes cantidades de información en poco tiempo pudiendo ejecutar millones de instrucciones por segundo, están destinadas a una tarea específica y poseen una capacidad de almacenamiento muy grande. Además son los más caros teniendo un costo que puede superar los 30 millones de dólares. Por su alto costo se fabrican muy pocas durante un año, incluso existen algunas que se fabrican solo por pedido.

Cuentan con un control de temperatura especial para poder disipar el calor que algunos de sus componentes pueden llegar a alcanzar. Actúa como árbitro de todas las solicitudes y controla el acceso a todos los archivos, lo mismo hace con las operaciones de entrada y salida. El usuario se dirige a la computadora central de la organización cuando requiere apoyo de procesamiento.

 Están diseñados para sistemas de multiprocesamiento, la CPU es el centro del procesamiento y pueden soportar a miles de usuarios en línea. La cantidad de procesadores que puede llegar a tener un supercomputador depende principalmente del modelo, pueden tener desde alrededor de 16 procesadores hasta 512.

UN POCO DE HISTORIA

MANCHESTER MARK (1948)

El primer supercomputador británico sentó las bases de muchos conceptos todavía usados hoy en día.

En términos modernos tenía una RAM (memoria de acceso aleatorio) de sólo 32 posiciones o 'palabras'. Cada palabra constaba de 32 bits (dígitos binarios), lo que quiere decir que la máquina tenía una cantidad total de 1024 bits de memoria.

La RAM se basó en la tecnología del tubo de rayos catódicos (CRT). Los CRTs fueron usados para almacenar bits de datos como áreas cargadas sobre el fósforo de la pantalla, mostrándose como una serie de puntos incandescentes sobre ella. El haz de electrones del CRT podría controlar esta carga y eficientemente escribir un 1 o 0 y leerlo posteriormente según se solicitase.

Características:

Las principales son:

·         Velocidad de proceso: miles de millones de instrucciones de coma flotante por segundo.
·         Usuarios a la vez: hasta miles, en entorno de redes amplias.
·         Tamaño: requieren instalaciones especiales y aire acondicionado industrial.
·         Dificultad de uso: solo para especialistas.
·         Clientes usuales: grandes centros de investigación.
·         Penetración social: prácticamente nula.
·         Impacto social: muy importante en el ámbito de la investigación, ya que provee cálculos a alta velocidad de procesamiento, permitiendo, por ejemplo, calcular en secuencia el genoma humano, número π, desarrollar cálculos de problemas físicos dejando un margen de error muy bajo, etc.
·         Parques instalados: menos de un millar en todo el mundo.
·         Hardware: Principal funcionamiento operativo.

PRINCIPALES USOS

Las supercomputadoras se utilizan para abordar problemas muy complejos o que no pueden realizarse en el mundo físico bien, ya sea porque son peligrosos, involucran cosas increíblemente pequeñas o increíblemente grandes. A continuación damos algunos ejemplos:

·    Mediante el uso de supercomputadoras, los investigadores modelan el clima pasado y el clima actual y predicen el clima futuro.

·     Los astrónomos y los científicos del espacio utilizan las supercomputadoras para estudiar el Sol y el clima espacial.

   Los científicos usan supercomputadoras para simular de qué manera un tsunami podría afectar una determinada costa o ciudad.

·         Las supercomputadoras se utilizan para simular explosiones de supernovas en el espacio.

·         Las supercomputadoras se utilizan para probar la aerodinámica de los más recientes aviones militares.

·   Las supercomputadoras se están utilizando para modelar cómo se doblan las proteínas y cómo ese plegamiento puede afectar a la gente que sufre la enfermedad de Alzheimer, la fibrosis quística y muchos tipos de cáncer.

·       Las supercomputadoras se utilizan para modelar explosiones nucleares, limitando la necesidad de verdaderas pruebas nucleares.

SUPERCOMPUTADORAS MÁS POTENTES DE LA HISTORIA

Tianhe-2(2013)

Tianhe-2 o Milky Way-2 es una supercomputadora desarrollada por la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa de China (NUDT) e Inspur, estará ubicada para finales de año en el Centro Nacional de Supercomputación en Guangzho (NSCC-GZ), República Popular China. Tiene un rendimiento de 33,86 petaFLOPS por segundo (33.860.000.000.000.000 operaciones de coma flotante por segundo), con un pico teórico de 54,9 petaFLOPS por segundo que la convierte en la supercomputadora más rápida del mundo.

Está equipada con 16.000 nodos, cada uno con dos procesadores Intel Xeon IvyBridge E5-2692 (12 núcleos, 2,2 GHz) y tres procesadores Intel Xeon Phi 31S1P (57 núcleos, 1,1 GHz), cuya combinación da un total de 3.120.000 núcleos de computación. Es capaz de almacenar 12,4 PB, tiene una memoria del sistema de 1.375 TiB (1.34 PiB) y utiliza el sistema operativo Kylin Linux. Ocupa una superficie de 720 m² y se calcula que ha costado entre 200 y 300 millones de dólares.

Cray Titan

La Cray Titan es una supercomputadora Cray XK7, creada por la firma Cray Inc. Es una actualización del Cray Jaguar, la anterior supercomputadora del Oak Ridge National Laboratory, para usar GPUs agregados a las CPUs. Titan fue anunciado en octubre de 2011 y se volvió operacional en octubre de 2012. Se espera que supere los 20 petaFLOPS, es decir veinte mil billones de FLOPS, con un pico teórico de 24,8 petaFLOPS. Sin embargo, la velocidad real alcanzada es de 17,59 petaFLOPS, lo que la convierte en la segunda supercomputadora más rápida del mundo.

Está equipada con CPUs AMD x86-64 Opteron 6274 de 16 núcleos y GPUs Nvidia Tesla K20. Hay 18 688 nodos, cada uno conteniendo un CPU de 16 núcleos con 32 GiB de RAM un GPU con 6 GiB de RAM.7 8 El total de núcleos de procesador es de 299 008 y el tamaño total de la memoria RAM es de más de 710 TiB, con 10 PB de almacenamiento (conformado por más de 10 000 discos rígidos de 1 TB y 7200 rpm) con una velocidad de transferencia de 240 GB/s. Próximamente se actualizará el almacenamiento entre 20 y 30 PB con una velocidad de transferencia de aproximadamente 1 TB/s.

Computadora K

La computadora K (llamada así por la palabra japonesa "kei" (京?), que significa diez mil billones (1016), la cifra de operaciones de coma flotante por segundo que es capaz de ejecutar) es una supercomputadora, producida por la compañía Fujitsu, ubicada en el RIKEN Advanced Institute for Computational Science en la ciudad de Kobe, Japón.

Características:

·         Operaciones de coma flotante por segundo: 8,162 petaflops (Rmáx). En noviembre de 2011 alcanzó los 10 petaflops1

·         Sistema operativo: Linux.

·         Consumo: N/D megawatts.

·         Memoria: N/D GBs

·         Procesadores: 68.544 SPARC64 VIIIfx (8 núcleos por procesador) a 2,0 Ghz, un total de 548.352 núcleos. Se encuentran instalados en 672 compartimentos, y se prevé una ampliación a 800 compartimentos, lo que elevaría su poder de cálculo. En noviembre de 2011 se incrementó a 88.128 procesadores.

·         Propósitos: simulación de terremotos, modelación del clima, investigación nuclear, otros.

·         Costo: N/D

Las 10 supercomputadoras más potentes de la historia.

La siguiente tabla muestra las 10 primeras posiciones de las supercomputadoras más potentes de la historia.
Pos.	Rmax Rpeak (Pflops)	Nombre	Computadora tipo de procesador, interconexión	Vendedor	Sitio País, año	Sistema Operativo
1	33,86 54,90	Tianhe-2	NUDT Intel Xeon	IBM	National Supercomputing Center en Guangzhou  China, 2013	GNU/Linux
2	17,6 24,8	Titan	Cray XK7 Opteron 6274 + Tesla K20	Cray	Oak Ridge National Laboratory   Estados Unidos, 2012	GNU/Linux (CLE)
3	16,3 20,1	Sequoia	Blue Gene/Q PowerPC A2, propio	IBM	Lawrence Livermore National Laboratory   Estados Unidos, 2011	GNU/Linux (RHEL y CNL)
4	10,5 11,3	Computadora K	RIKEN SPARC64 VIIIfx, Tofu	Fujitsu	RIKEN   Japón, 2011	GNU/Linux
5	8,2 10,1	Mira	Blue Gene/Q PowerPC A2, propio	IBM	Argonne National Laboratory   Estados Unidos, 2012	GNU/Linux
6	4,1 5,0	JuQUEEN	Blue Gene/Q PowerPC A2, Custom	IBM	Forschungszentrum Jülich   Alemania, 2012	GNU/Linux
7	2,9 3,2	SuperMUC	iDataPlex DX360M4 Xeon E5–2680, Infiniband	IBM	Leibniz-Rechenzentrum   Alemania, 2012	GNU/Linux
8	2,6 3,9	Stampede	Dell PowerEdge Intel E5-2680	Dell	Texas Advanced Computing Center/Univ. of Texas   Estados Unidos, 2012	GNU/Linux
9	2,5 4,7	Tianhe-1A	NUDT YH Cluster Xeon 5670 + Tesla 2050, Arch	NUDT	National Supercomputing Center of Tianjin   China, 2010	GNU/Linux
10	1,7 2,1	Fermi	Blue Gene/Q PowerPC A2, Custom	IBM	CINECA   Italia, 2012	GNU/Linux

·        

      Ranking - Posición en el ranking Top500. En la tabla TOP500, los equipos están ordenados primero por su valor Rmax. En el caso de prestaciones equivalentes (valor Rmax) para equipos diferentes, hemos optado por ordenar por Rpeak. Para los sitios que tienen el mismo equipo, el orden es por el tamaño de la memoria y, a continuación en orden alfabético.

·         Rmax - La más alta puntuación medida usando el benchmark Linpack. Este es el número que se utiliza para clasificar a las computadoras. Se mide en billones de operaciones de punto de flotante por segundo, es decir, Teraflops.

·         Rpeak - Este es el rendimiento máximo teórico del sistema. Medido en TFLOPS.

·         Nombre - Algunos supercomputadoras son únicos, al menos en su ubicación, y por lo tanto bautizado por su propietario.

·         Computadora - La plataforma de la computadora que se comercializa.

·         Núcleos de procesador - El número de núcleos activos utilizados activamente ejecutando Linpack. Después de este dato se menciona la arquitectura del procesador. Si la interconexión entre los nodos de cálculo es de interés, también se incluye aquí.

·         Vendedor - El fabricante de la plataforma y el hardware.

·         Sitio - El nombre de la instalación de la supercomputadora de funcionamiento.

·         País - El país donde tenga su sede el equipo.

·         Año - El año de instalación /última actualización importante.

·         Sistema Operativo - El sistema operativo que utiliza el equipo.