¿Qué puedes hacer con una supercomputadora?

Supercomputadora IBM (clúster p690)

En general, cuando 2007es.com u otro sitio web de tecnología habla de supercomputadoras, siempre es en términos de velocidad; teraflops, petaflops, el apresurarse a exascale, y así. Hay una razón para esto, por supuesto: después de décadas de adoctrinamiento por parte de Intel, la velocidad de procesamiento es algo con lo que casi todos podemos relacionarnos.

Sin embargo, lo que rara vez se discute es el propósito de supercomputadoras. Realmente, el la supercomputadora más rápida del mundo recientemente alcanzó un pico de 10 petaflops, 10 billones de cálculos por segundo, o alrededor de 200.000 veces más rápido que su computadora Core i7 Sandy Bridge, pero ¿qué hace? hacer con todo ese poder?



Para responder a esa pregunta, primero debemos observar la arquitectura de las supercomputadoras.



Arquitectura

Las supercomputadoras, en su mayor parte, no se parecen en nada a su PC. En algunos casos, las supercomputadoras se construyen con CPU x86 de AMD e Intel, o GPU de Nvidia o AMD, pero ahí es donde termina la similitud.

Las supercomputadoras normalmente utilizan unidades de cálculo personalizadas (llamadas cuchillas) que suelen albergar varios nodos (CPU, GPU). En el caso de Cray XK6, el blade más potente del mundo, cada blade contiene cuatro nodos y cada nodo alberga una CPU AMD Opteron de 16 núcleos y GPU Nvidia Tesla y 16 o 32 GB de RAM. Estos nodos están conectados entre sí con una interconexión patentada (generalmente óptica). A continuación, se apilan varias hojas en racks (de nuevo, en red ópticamente), lo que permite que decenas de miles de nodos se apilen en una gran sala.



Supercomputadora K, tripas refrigeradas por aguaUn dato poco conocido: las supercomputadoras están refrigeradas por agua, lo que no solo ahorra dinero (las CPU calientes pierden más energía) sino también les permite correr más rápido. En el caso de K, la supercomputadora más rápida del mundo, hay 88,128 nodos de cómputo (88,128 CPU SPARC64 VIIIfx de 8 núcleos) y cada uno está conectado a lo que probablemente sea el sistema de refrigeración por agua más complejo del mundo.

Finalmente, necesitas un software realmente increíble para controlar a la bestia, que hoy en día es casi siempre una versión personalizada de Linux. Cada fabricante de supercomputadoras (IBM, Cray, Fujitsu) generalmente comienza con una distribución de Linux de su elección y luego realiza cambios significativos para adaptar el sistema operativo al hardware específico. El trabajo del sistema operativo es minimizar el tiempo que cada nodo pasa esperando que lleguen nuevos datos. Esto implica un trabajo muy intrincado de programación de tareas y administración de memoria. No olvide que una supercomputadora generalmente tiene miles de gigabytes de RAM y, a veces, almacenamiento en disco duro en el rango de petabytes.

Supercomputadora Jaguar en ORNL



El resultado final es una supercomputadora que tiene decenas de miles de nodos que (con suerte) actúan en paralelo. Si imagina una sola CPU Intel futurista que tiene diez mil núcleos en el mismo paquete, ese es el objetivo final idealista al que apuntan los diseñadores de supercomputadoras.

El costo de propiedad, por cierto, está en el rango de cientos de millones. No solo tiene el costo de instalación, sino que una supercomputadora usa megavatios de poder también. Jaguar, la tercera supercomputadora más rápida del mundo (en la foto de arriba), su instalación cuesta $ 104 millones y utiliza 7 megavatios, y cada megavatio, a $ 0,10 / kWh, equivale aproximadamente a $ 1 millón por año. Agregue la docena de técnicos que necesita para mantener una supercomputadora en funcionamiento y obtendrá un costo anual de $ 10 millones o más.

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