Supercomputadora
Interior de una supercomputadora CRAY T3D.
Una supercomputadora o un superordenador es
aquella con capacidades de cálculo muy superiores a las computadoras corrientes
y de escritorio y que son usadas con fines específicos. Hoy día los términos de
supercomputadora y superordenador están siendo reemplazados por computadora
de alto desempeño y ambiente de cómputo de alto desempeño,
ya que las supercomputadoras son un conjunto de poderosos ordenadores unidos
entre sí para aumentar su potencia de trabajo y desempeño. Al año 2011, los
superordenadores más rápidos funcionaban en aproximadamente más de 200 teraflops (que en la jerga de la computación
significa que realizan más de 200 billones de operaciones por segundo). La
lista de supercomputadoras se encuentra en la lista TOP500.
Historia
Las supercomputadoras fueron introducidas en la década de 1970 y fueron diseñadas
principalmente por Seymour Cray en
la compañía Control Data Corporation (CDC), la cual dominó el mercado durante
esa época, hasta que Cray dejó CDC para formar su propia empresa, Cray Research. Con esta nueva empresa siguió
dominando el mercado con sus nuevos diseños, obteniendo el podio más alto en
supercómputo durante cinco años consecutivos (1985-1990). En los años ochenta un gran número de empresas
competidoras entraron al mercado en paralelo con la creación del mercado de los
minicomputadores una década antes, pero muchas de ellas desaparecieron a
mediados de los años noventa. El término está en constante flujo. Las
supercomputadoras de hoy tienden a convertirse en las computadoras ordinarias
del mañana. Las primeras máquinas de CDC fueron simplemente procesadores
escalares muy rápidas, y muchos de los nuevos competidores desarrollaron sus
propios procesadores escalares a un bajo precio para poder penetrar en el
mercado.
De principio a mediados de los años ochenta se vieron máquinas con un
modesto número de procesadores vectoriales trabajando
en paralelo, lo cual se convirtió en un estándar. El número típico de
procesadores estaba en el rango de 4 a 16. En la última parte de los años
ochenta y principios de los noventa, la atención cambió de procesadores
vectoriales a sistemas de procesadores masivamente paralelos con miles de CPU
«ordinarios». En la actualidad, diseños paralelos están basados en microprocesadores
de clase servidor que están disponibles actualmente (2011). Ejemplos de tales
procesadores son PowerPC, Opteron o Xeon, y la mayoría de los superordenadores
modernos son hoy en día clústeres de computadores altamente afinadas usando
procesadores comunes combinados con interconexiones especiales.
Hasta ahora el uso y generación de las mismas se ha limitado a
organismos militares, gubernamentales, académicos o empresariales.
Estas se usan para tareas de cálculos intensivos, tales como problemas
que involucran física cuántica, predicción del clima, investigación de cambio
climático, modelado de moléculas, simulaciones físicas tal como la simulación
de aviones o automóviles en el viento (también conocido como Computational
Fluid Dinamics), simulación de la detonación de armas nucleares e investigación
en la fusión nuclear.
Como ejemplo, se encuentra la supercomputadora IBM Roadrunner; científicos de IBM y
del laboratorio de Los Álamos trabajaron seis años en la tecnología de la
computadora. Algunos elementos de Roadrunner tienen como antecedentes videojuegos populares, de acuerdo con David
Turek, vicepresidente del programa de supercomputadoras de IBM. «En cierta
forma, se trata de una versión superior de Sony PlayStation 3», indicó. «Tomamos el diseño básico
del chip (de PlayStation) y mejoramos
su capacidad», informó Turek.
Sin embargo, Roadrunner difícilmente pueda asemejarse a un videojuego.
El sistema de interconexión ocupa 557 m² de espacio. Cuenta con 91,7 km de
fibra óptica y pesa 226,8 t . La supercomputadora
está en el laboratorio de investigaciones de IBM en Poughkeepsie, Nueva York y
fue trasladada en julio del 2008 al Laboratorio Nacional Los Álamos, en Nuevo
México.[[m
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Japón creó la primera supercomputadora petaflops la MDGrape-3, pero solo
de propósitos particulares, luego IBM de USA creo la correcaminos, también de 1
petaflops, China la Milky Way One de 1,2 petaflops y Cray de EE.UU. la Jaguar
de 1,7 petaflop, que es al final del año 2009 la más rápida. La
supercomputadora más rápida a fines del 2010 era la china Tianhe 1A con picos
de velocidad de 2,5 petaflops.
Sistemas
de enfriamiento
Muchas de las CPUs usadas en los supercomputadores de hoy disipan 10
veces más calor que un disco de estufa común . Algunos diseños necesitan
enfriar los múltiples CPUs a -85 °C (-185 °F).
Para poder enfriar múltiples CPUs a tales temperaturas requiere de un
gran consumo de energía. Por ejemplo, un nuevo supercomputador llamado Aquasar tendrá
una velocidad tope de 10 teraflops. Mientras tanto
el consumo de energía de un solo rack de este supercomputador consume cerca de
10 kW. Como comparación, un rack del supercomputador Blue Gene L/P consume
alrededor de 40 kW.
El consumo promedio de un supercomputador dentro de la lista de los 500
supercomputadores más rápidos del mundo es de alrededor de 257 kW.
Para el supercomputador Aquasar, que será instalado en el Instituto Tecnológico Federal Suizo (ETH),
se utilizará un nuevo diseño de enfriamiento líquido. Se necesitarán 10 litros
de agua que fluirán a una tasa de 29,5 litros por minuto.
Una de las innovaciones en este diseño es que normalmente los sistemas
de enfriamiento aíslan el líquido de la CPU y la transmisión de calor se da a
través de convección desde la cubierta metálica de la CPU a través de un
adaptador generalmente de cobre u otro material térmicamente conductivo. La
innovación consiste en un nuevo diseño en el cual llega el agua directamente a
la CPU mediante tubos capilares de manera que la transmisión de calor es más
eficiente.
En el caso del ETH en Suiza, el calor extraído del supercomputador será
reciclado para calentar habitaciones dentro de la misma universidad.
Características
Las principales son:
- Velocidad de
procesacion : 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.
Las 10 supercomputadoras más rápidas del planeta
La supercomputadora china Tianhe-2
cuya imagen encabeza esta entrada, se ha convertido en la más rápida del planeta con un rendimiento de 33,8 petaFLOPS,
según la nueva lista actualizada deltop-500 de supercomputadoras, que también encumbra a Intel
como mayor suministrador de procesadores y a Linux como rey absoluto en
sistemas.
Tianhe-2 (nombre en
clave ‘Vía Láctea 2′) está instalada en la Universidad Nacional del centro de
tecnología de defensa en China. Su ascenso al primer puesto de
supercomputadoras ha sido posible gracias a la instalación de 3,12 millones de núcleos de procesamiento, entre ellos
48.000 coprocesadores Intel Xeon Phi de los que Intel acaba de anunciar nuevas
versiones en la conferencia ISC 2013.
Junto al primer puesto de China en
rendimiento de la supercomputación mundial, destacar el 80 por ciento de cuota de mercado que tiene Intel
como suministrador de soluciones para estos sistemas.
También a Linux como sistema
operativo de referencia ya que sigue arrasando en supercomputación, gobernando 476 supercomputadoras del
top-500, entre ellos los diez más potentes que te dejamos en imágenes
y con sus principales datos:
2-Titan
Laboratorio Oak Ridge EE.UU. Cray AMD. 17,6 petaFLOPS
Laboratorio Oak Ridge EE.UU. Cray AMD. 17,6 petaFLOPS
3-Sequoia
Laboratorio Libermore EE.UU. IBM BlueGene/Q Power BQC. 17,2 petaFLOPS
Laboratorio Libermore EE.UU. IBM BlueGene/Q Power BQC. 17,2 petaFLOPS
6-Stampede
Universidad Texas EE.UU. PowerEdge C8220 Xeon E5, Xeon Phi. 5,2 petaFLOPS
Universidad Texas EE.UU. PowerEdge C8220 Xeon E5, Xeon Phi. 5,2 petaFLOPS
9-SuperMUC
Leibniz Rechenzentrum Alemania. iDataPlex DX360M4 Xeon E5. 2,9 petaFLOPS
Leibniz Rechenzentrum Alemania. iDataPlex DX360M4 Xeon E5. 2,9 petaFLOPS
Tianhe-1A
Centro Supercomputación China. Xeon X5670, NVIDIA 2050. 2,6 petaFLOPS
Centro Supercomputación China. Xeon X5670, NVIDIA 2050. 2,6 petaFLOPS
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