Las crónicas de Acheron: Visita al BSC

[Acheron]

Hola, hola!!

Muchos de aquí, sabéis que soy un apasionado de la ciencia y la tecnología y en especial del hardware usado en la computación o dispositivos electrónicos, de este campo tan extenso, uno de mis temas favoritos es la SuperComputación.

Hoy os subo una visita que hice al Centro de Supercomputación de Barcelona o BSC (por sus siglas en ingles, Barcelona Supercomputing Center) hacia principios de 2011, para acudir a unas conferencias sobre supercomputación y realizar una visita guiada al MareNostrum, el superordenador más notable de las instalaciones, nombrado "mar nuestro" en latín, que era como los romanos llamaban al Mar Mediterráneo.

INTRODUCCION A LA SUPERCOMPUTACION Y SU IMPORTANCIA

Para que os hagáis una idea sencilla, un superordenador es un conjunto de múltiples componentes informáticos (CPUs, memorias, unidades de disco, conexiones Ethernet ultrarápidas y de superbaja latencia) que forman un sistema interconectado entre sí, creando un complejo sistema capaz de resolver problemas muy complejos.

La supercomputación, puede pasar desapercibida en la vida cotidiana para nosotros, sin embargo nos influye más de lo que creemos. Por ejemplo, los superordenadores actualmente son usados para:

-Simulación de biomoleculas utilizando técnicas de dinámica molecular, docking de proteínas y predicciones de estructura proteínica que permitirán encontrar y diseñar potenciales medicamentos para tratar enfermedades hoy incurables (Malaria, SIDA, Cáncer, Alzheimer, Parkinson, Distrofia Muscular…)


Este video muestra el plegamiento de una proteína (NTL9) computado en una sola GPU. La simulación en el video dura menos de 1.30 minutos, sin embargo se ha sido simulado tan solo un milisegundo de plegamiento y ha requerido horas y horas, incluso días de computación en una GPU de alto rendimiento.

-Modelado climático para la predicción del clima futuro de la Tierra y efectos de la actividad humana sobre esta. También son usados en la meteorología local.

-Simulaciones para la predicción de efectos de catástrofes (inundaciones, terremotos, incendios forestales, tsunamis…) o migraciones de tiempo inverso & Kirchoff para prospecciones de gas y petróleo.


Simulaciones como esta ayudaron a predecir los efectos del tsunami producido por el terremoto de Tohoku de marzo de 2011 en Japón sobre las costas de los continentes.

-Diseño de aviones militares y comerciales y vehículos en general para que tengan una mejor aerodinámica y consuman menos combustible.

-Simulaciones sobre Astrofísica y Cosmología, para entender mejor el Universo.

-Creación de películas de animación como Shrek, Madagascar, Cars, Ice Age, Toy Story o Avatar.

-Procesado de señales e imágenes, simulaciones del arsenal nuclear, transacciones bancarias (aunque en este caso solemos hablar de mainframes), ingeniería estructural, dinámica de fluidos computacional, investigación de nuevos materiales, diseño y verificación de nuevos circuitos integrados, simulaciones Monte Carlo para modelos de valores de mercado, modelado del comportamiento de plagas de langostas para minimizar el daño a los cultivos agrícolas y podría continuar con una lista casi infinita.

EL MARE NOSTRUM Y LA SUPERCOMPUTACIÓN EN ESPAÑA


Vídeo introductorio del MareNostrum

La supercomputación en España, está relativamente bien desarrollada, es uno de los rubros en los que no nos podemos quejar.

A dia de hoy, tomando como referencia la última lista del TOP500 de 2011 (una lista con los 500 superordenadores más potentes del mundo, que se publica bianualmente entre Junio y Noviembre, por lo que dentro de poco hare un reporte sobre la primera publicación de dicha lista de 2012).

España, tiene 3 superordenadores de entre los 500 más poderosos del mundo:

-En primer lugar, en el puesto 114, el MinoTauro, un cluster Bullx B505 compuesto por CPUs Intel Xeon E5649 (Hexa-Core con núcleos Westmere a 2.53 GHz) y GPUs Nvidia Tesla 2090 basadas en Fermi con 103.20 TFLOPS situado en el Centro de Supercomputación de Barcelona (BSC).

-En Segundo lugar, en el puesto 228, el Magerit, un cluster’s de BladeCenter PS702 Express con CPUs IBM POWER7 a 3.3GHz con 72.03 TFLOPS situado en el Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid (CeSViMa).

Si os gustan los Time-Lapse, ahí va un video sobre su actualización de IBM PowerPC970 a IBM POWER7 que ocurrió en 2011.



-Y en tercer lugar, en el puesto 299, el MareNostrum, un clúster de BladeCenter’s JS21 con CPUs IBM PowerPC970MP a 2.3GHz con 63.83 TFLOPS situado en el Centro de Supercomputación de Barcelona (BSC).

Sin embargo, la supercomputación y su historia en España es mucho más extensa. La verdadera era de supercomputación en España empezó con MareNostrum.

MareNostrum en Barcelona, puesto en marcha en 2005, en su mejor momento, estuvo en el puesto 4º del mundo y durante unos años en el 1º de Europa.



A lo largo de los años se ha ido rezagando, sin embargo en 2006 fue actualizado y doblo su potencia de cálculo pasando del puesto 11 al 5º como se puede observar en el Slide.

A raíz de esta actualización es como nació la Red Española de Supercomputación o RES. La RES se formó a partir de los antiguos nodos que formaban parte de la primera versión del MareNostrum, cuando este fue actualizado, los “antiguos” nodos fueron a parar a diferentes partes de España para formar parte de diferentes superordenadores (además del propio MareNostrum en Barcelona):

-La primera versión de Magerit en el Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid formado por 1204 nodos JS20 y otros 168 JS21, ambos basados en IBM PowerPC970 computando a 14 TFLOPS situándose en el 34 del mundo y el segundo de España.

-Altamira, en la Universidad de Cantabria con 512 nodos JS20 PowerPC970, 4.5 TFLOPS y en su mejor momento en el puesto 415 del mundo.

-LaPalma, en el Instituto de Astrofísica de Canarias, con 512 nodos PowerPC970, 4.5 TFLOPS.

-Picasso, en la Universidad de Málaga, con 512 nodos JS20 PowerPC970, 4.5 TFLOPS.

-Tirant, en la Universidad de Valencia, con 512 nodos JS20 PowerPC970, 4.5 TFLOPS.

-CaesarAugusta, en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos de la Universidad de Zaragoza, con 512 nodos JS20 PowerPC970, 4.5 TFLOPS.

-Atlante, en el Instituto tecnológico de Canarias, con 84 nodos JS20 PowerPC970, 2 TFLOPS.

-A parte de estos sistemas, en 2009 se añadió el Caléndula, en la Universidad de León, basado en Intel Xeon E5450 (Quad-Core basados en Yorkfield a 3 GHz) alcanzando 33 TFLOPS.

Fuera de la RES, actualmente existen otros superordenadores en España:

-LUSITANIA, en el Centro Extremeño de Investigación Innovación Tecnologica y Supercomputación, con 128 nodos Intel Itanium 2 Montvale alcanzando 1.85 TFLOPS.

-Finisterrae, en el Centro de Supercomputación de Galicia, con 144 nodos basados en Intel Itanium 2 Montvale alcanzando 14 TFLOPS.

-Tarja, en la Escuela técnica superior de Ingeniería Informática de La Universidad de la Laguna (Tenerife), compuesto por 64 procesadores Intel Itanium 2, alcanzando 0.6 TFLOPS.


Un slide de la Red Española de Supercomputación. Con los antiguos blades de los que estaba formado el MareNostrum en su primera versión, se han ido montando otros superordenadores a lo largo de España. Con este método (único en el mundo) se logra reutilizar el hardware para otras máquinas, ahorrando considerables recursos económicos y por supuesto siendo más respetuoso con el medio ambiente.


Algunos datos de la RES
-El total de horas de computación de toda la red (73.393.152 horas)
-La potencia de cómputo total de la red (168.31 TFLOPS)
-Y las peticiones aceptadas/rechazadas en toda la red, como se puede ver se solicita una media de un 208 % por encima de la capacidad de la RES (datos a fecha de 2009).

LA VISITA

Como la visita fue en el BSC, vamos a focalizarnos en este, los slides a continuación y los que he posteado anteriormente corresponden a una de las conferencias a las que asistí llevada a cabo por David Vicente, Jefe del Equipo de Soporte.


Cartel del BSC.


Entrada principal al BSC en la UPC al lado de la facultad de informática.


Misión del BSC


En este slide, podemos observar, lo que podría diferenciar un PC casero, con un superordenador. Para comenzar, la gran cantidad de hardware que lo componen, actualmente del orden de miles de procesadores, del orden de decenas o cientos de Terabytes de memoria principal y del orden de miles de Terabytes de almacenamiento masivo. Para interconectar todo este hardware se requiere de una red de comunicación de gran ancho de banda y baja latencia. Otra diferenciación, es el scheduling de las tareas a procesar, que se van ejecutando de manera continuada, según el orden de prioridad establecido y por tal de no dejar a ningún clúster sin trabajo que hacer en ningún momento.

Además...

-Tienen un sistema operativo, más adaptado a HPC (mayoritariamente diestros de Linux),

-Librerías matemáticas y programas especializados como por ejemplo:

-CPMD (Química computacional)
-WRF (modelado atmosférico)
-TORB/EUTERPE (física de plasmas)
-NEMO (modelado oceánico)
-Code_Saturne (Dinámica de fluidos computacional)
-Entre otros...

-Poderosos compiladores para alcanzar la mayor eficiencia y rendimiento, dependiendo de la arquitectura de la máquina. Por último, tenemos lo que sería el centro de proceso de datos que se compondría de:

-Un sistema antiincendios: En el caso del MareNostrum sistemas de extinción de agua nebulizada, que minimiza los daños en los sistemas electrónicos.
-Sistemas de refrigeración de alta eficiencia (CRAC), para evacuar el calor generado por toda la maquinaria y equipamiento
-Y por último, sistemas SAI (sistemas de alimentación ininterrumpida) para evitar perdida de datos en caso de caída de la energía principal.


El BSC no se compone solamente del MareNostrum (y actualmente del MinoTauro), posee otros sistemas que se pueden dedicar al postprocesamiento por ejemplo este sistema de Silicon Graphics basado en 128 CPUs de arquitectura Intel Itanium 2 Montecito con un rendimiento de 819.2 GFLOPS y 2.5 TB de memoria principal. Además posee un “Cluster Norte” con 98 blades JS20 PowerPC970 de 1.72 TFLOPS formados por restos de la primera actualización de MN.

Ahora nos focalizaremos en el MN


En este slide nos focalizamos más en el MareNostrum en sí. MareNostrum, en su versión 2.0 actual se compondría de: -2560 blades JS21 con 2 procesadores PowerPC 970MP de doble núcleo a 2.3 GHz. -8 GB de memoria RAM por blade.
-36 GB de disco SAS (almacenamiento de paginación temporal) por blade.
-De las interconexiones que comentaba antes, MareNostrum, se basa en una interconexión de fibra óptica Myrinet, entre otras secundarias.
-El sistema operativo Linux, como podéis ver. En concreto SUSE Linux en su versión 10. Para finalizar, se puede observar un diagrama de la arquitectura del MareNostrum sobre un plano de la capilla, y los números finales del sistema:

-94.20 TFlops (94.20 billones de operaciones de punto flotante por segundo (multiplicaciones y adiciones))
-10240 núcleos de procesamiento
-20 TB de memoria principal
-370 TB de almacenamiento masivo.


Aquí, un poco el cómo se agrupan estos blades en grupos de 14 para formar lo que se denomina "blade center" y estos "blade center" que se agrupan en 6 para formar un rack. Que son la parte más visible del MareNostrum y en general la de cualquier superordenador.


Slide de los blades JS21 No mucho más que añadir respecto a lo dicho en el slide anterior... Se usa una tarjeta discreta de expansión para la interconexión con Myrinet y debido a la arquitectura PowerPC de IBM, están disponibles el poderoso set de instrucciones vectoriales SIMD "Altivec", de función análogas a las SSE de x86.


Aquí un diagrama simplificado de la arquitectura de interconexión Myrinet del MareNostrum.


Para un almacenamiento masivo en el que se utiliza de backup o que no se esta trabajando directamente en ello, se utiliza un sistema de almacenamiento en cintas magnéticas controladas por un robot que alcanzan la extraordinaria cantidad de 6 PB (!) (6 millones de GB)

Cuando el MareNostrum, se inauguró, se dijo, que no sería el más potente del mundo, pero que tal vez, sería uno de los más bonitos. Y es que MN, está instalado en una antigua capilla ya desacralizada, construida a principios del Siglo XX y este a su vez, se encuentra en un cubo de cristal de 9x18x5 metros con 19 T de cristal y 26 de metal. Ocupa 170 m² y pesa 40 T.


Comienza la visita al MareNostrum. Vemos una especie de esclusa de aire, de doble hoja para minimizar la entrada de polvo y contaminantes y mantener la maquina lo más aislada posible del exterior del cubo. El acceso está controlado por un sistema de biometría de huella dactilar.






Aquí se observan varios racks del MareNostrum, donde también se pueden observar las interconexiones entre ellos y a la izquierda de la fotografía uno de los acondicionadores de aire.






Uno de los pasillos que se observa a lo largo de todo el cubo de cristal que encapsula el MareNostrum.


Podemos observar como el propio cubo con el MN, esta elevado más de 1 m del suelo, formando en el cubo un falso suelo.


Vista del techo del cubo




Parte inferior del falso suelo del MN, por aquí se realizan todas las interconexiones de comunicación de datos de fibra óptica, aporte energético, refrigeración y sistema anti incendios de agua nebulizada.




Vista de los ductos de conducción del aire fresco.


En este slide, que me salió un poco borroso, se puede observar el circuito de aire en el interior del cubo de cristal del MareNostrum con diferenciación de pasillo caliente/frío y acondicionadores de aire laterales que cogen el aire caliente por la parte superior y lo expulsan frio por la parte inferior donde se reparte a través del falso suelo perforado.


En este slide, se observa la monitorización llevada a cabo con el sistema de acondicionamiento de aire, donde se controla la temperatura y humedad del aire, la temperatura del agua y la velocidad de los blowers.


Sin embargo, en relación al anterior slide, se hicieron unas mejoras para aumentar la eficiencia de la recirculación del aire. Colocando este especie de ductos de aire en forma de cuña, para evitar que todo el aire fresco se esparza por el medio y que se redirija directamente a los racks.




Al otro lado del cubo, donde se observan otro grupo de racks. Estos racks, a diferencia de lo anteriores, están equipados con Cell’s BroadBand Engine, procesador que también es el alma de la PS3. Esta arquitectura tiene una densidad de computo bastante elevada y una excelente eficiencia energética, sin embargo, su dificultad de programación y ciertos cuellos de botella en el subsistema de memoria de los SPEs han acabado por llevar a la cancelación de futuros proyectos de evolución de dicha arquitectura, no obstante según IBM y el consorcio STI (alianza entre Sony, Toshiba e IBM que desarrollo el CBE) se salvaran ciertas partes de la arquitectura para futuros chips. Tengo previsto hacer un artículo sobre la evolución del hardware de Playstation, en el que comentare bastante sobre esta arquitectura.

Vistas desde la parte superior de la capilla.









FINALIZANDO

En esta pantalla, bajo un sistema PS3, podemos observar diferentes características y datos técnicos en tiempo real sobre MN.















EL FUTURO DEL BSC Y MARENOSTRUM.

Actualmente el MN y el BSC tienen un futuro bastante prometedor. España se encuentra entre los integrantes del proyecto PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) y el BSC, lidera el Proyecto Mont-Blanc, en el que se pretende construir un prototipo capaz de ofrecer 7 GFLOPS/Watt.

Hoy por hoy, en todo el mundo existe una infraestructura muy poderosa y capaz de supercomputación, pero hay un obstáculo que nos detiene, la Eficiencia Energética.

La mayoría de supercomputadoras actuales están formados por CPUs de Intel y AMD (x86-64), Fujitsu (SPARC) o IBM (POWER). CPUs como las que podemos tener en nuestro PC domestico y que son muy flexibles pero poco eficientes energéticamente hablando. Sin embargo en los últimos años, se han ido añadiendo GPUs de Nvidia (serie Tesla) y AMD (Firestream) o arquitecturas exóticas (Cell) que pueden ofrecer un rendimiento por Wattio (FLOPS/Watt) mucho mayor acosta de un modelo de programación más complejo y limitado (menor flexibilidad) por eso su implantación está siendo un poco lenta.

Sin embargo ya han mostrado su enorme potencial sobre todo en áreas donde la paralelización sea muy intensiva, con pocos branches en el código y con poca dependencia de datos (la mayoría de las tareas en HPC).

Actualmente las supercomputadoras consumen energía en el orden de unidades de MW (como referencia una central nuclear produce en torno a los 1000 MW de energía) .

Según estudios de Nvidia, una GPU actual (a 40nm) consume en torno a 0.2 nanoJoule’s para ejecutar una instrucción, mientras que una CPU consume 2 nanoJoule’s para ejecutar la misma instrucción, donde va entonces toda esa energía de diferencia?

Las CPUs como he dicho, están optimizadas para la ejecución de código serial, este código, tradicionalmente está plagado de branches (que en un momento dado, se requiera dar un salto a otra posición de la memoria), dependencias (que no se pueda ejecutar una instrucción de forma paralela con otra, porque antes necesitas el resultado de otra operación), entre otras características. Para lidiar con todo esto, las CPUs poseen una compleja circuitería (predicción de saltos, ejecución fuera de Orden, ejecución especulativa, grandes caches…) para solucionar todos estos problemas y agendar correctamente las instrucciones hacia el núcleo de ejecución (donde se llevan a cabo las operaciones matemáticas propiamente dichas; sumas, multiplicaciones, divisiones…). Toda esta circuitería consume mucha energía, mientras que la operación propiamente dicha, pongamos una multiplicación en coma flotante consume 0.025 nanoJoules, o una adición en enteros 0.00005 nanoJoules de esos 2 nanoJoules (!!!!)

Las GPUs (tarjetas gráficas, como las que utilizamos en nuestro PC para jugar al Crysis o al Half Life ) en cambio están optimizados para la ejecución de código altamente paralelo y fácil de predecir.

Si hoy, quisiéramos construir una supercomputadora capaz de computar en el orden de los ExaFlops (10¹⁸ operaciones en coma flotante por segundo) consumiría 2 GW, lo que producen 2 centrales nucleares o la Presa Hoover de Nevada.

La ley de Moore nos proporciona una reducción de la energía necesaria cada 24 meses, pero se requiere de un cambio de paradigma y programación.

Recuperando el Proyecto Mont-Blanc, el BSC propone la utilización de la arquitectura ARM (la que actualmente ocupa el 99 % de los celulares) como CPU y arquitectura de GPUs de Nvidia como acelerador. Con esto, el BSC ha creado un prototipo con módulos Tegra 3 de Nvidia (4 núcleos ARM Cortex A9 a 1.5 GHz, 4 GB DDR3 de RAM) y tarjetas aceleradoras Nvidia GeForce 520MX (48 CUDA Cores a 900 MHz) con esto se consigue llegar al objetivo de 7.5 GFLOPS/W siendo la supercomputadora más eficiente del mundo, actualmente las más eficientes están basadas en IBM Blue Gene/Q.

Cuando la actualización se lleve a cabo y se complete, lograra situar al MareNostrum (que probablemente pase a llamarse MareIncognito) en el orden de decenas de PFLOPS, situándolo así entre las diez supercomputadoras más potentes del mundo.

Actualización

ANEXO

CPU: Unidad Central de Proceso. Procesador.

GPU: Graphics Processing Unit. Procesador gráfico, tarjeta gráfica o de vídeo.

FLOP: Operación en coma flotante por segundo. Es un tipo de números que existen en la computación, se caracterizan por ofrecer una mayor precisión que los números enteros (de ahí su importancia en cálculos científicos y de ingeniería). Son más "difíciles" de procesar, pensad en ellos en como si fuesen números con decimales. La unidad FLOP/W es una unidad de rendimiento, que muestra cuantos FLOPS pueden ser procesados por la unidad de energía, wattio. Para expresarlos se usan los prefijos de ordenes de magnitud.

-Mega: 10⁶

-Giga: 10⁹

-Tera: 10¹²

-Peta: 10¹⁵

Exaescala: Superordenadores que puedan procesar del orden de ExaFLOPS (10¹⁸ operaciones por segundo), actualmente estamos en la Petaescala, es decir; los superordenadores más potentes del mundo (los 10 primeros de la lista TOP500) están en el rango de los PetaFLOPS. Actualmente vamos rumbo hacia la Exaescala, que la alcanzaremos según las predicciones para 2018. En su día postee sobre la "rotura" de la barrera del PetaFLOP

nanoJoule: El Joule es una unidad de energía, como lo son las calorías o los Watt. 1 nanoJoule son 10^-9 Joules.

[Terrier]

Impresionante, y facinante. Espero que no te desanime la posibilidad de que no haya muchos comentarios, simplemente porque entre tantos nombres e información puede resultar hasta intimidante (Aunque hiciste un grán trabajo explicando). Pensás hacer más crónicas?

[Acheron]

Ya, la verdad es que ya cuento con que sea poco posteado jaja. Pero bueno, me gusta explicar estas cosas y enseñarles ciertas cosas que son poco conocidas o pasan desapercibidas, aunque entiendo que no a todo el mundo le gustan o le interesan estas cosas, más en un foro que no tiene que ver con esto, aunque hay que admitir que se siempre se agradece el feedback, por pequeño que sea .

Hacia finales de mes, actualizare este mismo topic, con un review de la primera lista del año del TOP500, que sera publicada en la International Conference on Supercomputing, que se llevara a cabo entre el 25 y 29 de Junio en Venecia.

Y sí, la verdad tengo pensado hacer más "crónicas". Una de ellas sobre una exhibición de Overclocking a la que asistí el año pasado también...y algunos otros artículos, como la evolución del hardware de Playstation u otro que debido a la conexión con la ciencia ficción de ambas sagas, puede interesar mucho más, algo relacionado con la Inteligencia Artificial...

P.D: He actualizado el post principal, con nuevos superordenadores que se encuentran fuera de la RES y con un vídeo de presentación de MN.

[Acheron]

Ya se ha publicado la primera lista del año del TOP500, una lista bianual que se publica entre Junio y Noviembre en eventos de supercomputación que se realizan en Alemania y USA respectivamente.

En esta lista de Junio de 2012, por primera vez una maquina estadounidense vuelve a situarse como la más poderosa del mundo, después de que ese puesto perteneciera a Asia durante 2 años.

(A continuación las 20 supercomputadoras más poderosas que superan el PFLOP)

-En primer lugar el maquinon es “Sequoia” de IBM situado en el Lawrence Livermore Laboratory (hogar de la “rompedora” de la barrera del PFLOP en 2008, RoadRunner) y es propiedad del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Con sus 16,324 PFLOPS de cálculo sostenido supera con creces a los 10,5 PFLOPS de la anterior supercomputadora más poderosa, la K-Computer Japonesa que había logrado mantenerse en primer lugar durante las dos listas del año pasado. Sequoia no solo es impresionante en su poder de cálculo sino también en su enorme cantidad de núcleos de procesamiento: 1.572.864! Estos núcleos sin embargo no se podrían comparar a los que tenemos en nuestros PCs actuales de procesadores Intel o AMD, ya que son núcleos mucho más simples y con coprocesadores vectoriales. Esto sin embargo le proporciona una eficiencia energética tremenda (recordáis el anterior post en que os hablaba de la eficiencia energética y su problemática actual en la supercomputación?) consumiendo “tan solo” 7,89 MW vs. los 12,6599 MW de la K-Computer (y eso que rinde menos). Sequoia se basa en procesadores de IBM BlueGene/Q y será usada principalmente para la seguridad y simulación en el envejecimiento del arsenal nuclear de USA, aunque los primeros meses de su funcionamiento estará abierto el uso a Universidades y investigadores ajenos al Departamento de Defensa, una vez pasen esos meses, pasara a formar parte de una red privada del DoD.

-En segundo lugar se situaría la K-Computer, con las especificaciones ya antes mencionadas y con procesadores Fujitsu SPARC64 VIIIfx. Se encuentra en el RIKEN Advanced Institute for Computational Science.

-En tercer lugar, Mira, otro sistema basado en BlueGene/Q y en tierra Americana. En el DOE/SC/Argonne National Laboratory. 8,162 PFLOPS y 3,945 MW.

-En cuarto lugar, SuperMUC, en Alemania en Leibniz Rechenzentrum, basada en Intel Xeon E5 (Sandy Bridge-EP). 2,897 PFLOPS y 3,4227 MW.

-En quinto lugar, Tianhe-1A, situada en China en el Centro Nacional de Supercomputación en Tianjin, esta máquina fue la primera en noviembre de 2010 y la segunda durante todo 2011. Basada en Intel Xeon X5670 (Westmere)+GPUs Nvidia 2050 (Fermi). 2,566 PFLOPS y 4,040 MW.

-En sexto lugar, Jaguar, la última máquina de USA que ocupo el primer lugar hasta ahora. También propiedad del Departamento de Defensa en el Oak Ridge National Laboratory. Basada en AMD Opteron 6274 (Interlagos)+GPUs Nvidia 2090 (Fermi), aunque en las anteriores listas estaba compuesta solo de CPUs y de una generación anterior (Magny-Cours). 1,941 PFLOPS y 5,142 MW

-En séptimo lugar, Fermi, en Italia en el CINECA, otra más basada en BlueGene/Q. 1,72549 PFLOPS y 0,8219 MW.

-En octavo lugar, JuQUEEN, en el Forschungszentrum Juelich, en Alemania. Basada en BlueGene/Q. 1,38 PFLOPS y 0,657 MW.

-En noveno lugar, Curie thin nodes, en Francia en el centro de investigación CEA/TGCC-GENCI. Basada en Intel Xeon E5 (Sandy Bridge EP). 1,359 PFLOPS y 2,251 MW.

-En décimo lugar,Nebulae, en China en el Centro Nacional de Supercomputación en Shenzhen. Basada en Intel Xeon X5650 (Westmere) y Nvidia Tesla 2050 (Fermi). 1,271 PFLOPS y 2,580 MW.

-En undécimo lugar, Pleiades, en el NASA Ames Research Center en USA. Basada en Intel Xeon 54xx (Harpertown), Xeon X5570 (Gainestown), Xeon X5670 (Westmere) y E5-2670 (Sandy Bridge EP). 1,243 PFLOPS y 3,987 MW.

-En duodécimo lugar, Helios, en el International Fusion Energy Research Centre en Japon. Basada en Intel Xeon E5-2680 (Sandy Bridge EP). 1,237 PFLOPS y 2,200 MW.

-En decimotercer lugar, Blue Joule, en el Science and Technology Facilities Counciel-Daresbury Laboratory en Reino Unido. Basada en IBM Blue Gene/Q. 1,207 PFLOPS y 0,5753 MW.

-En decimocuarto lugar, TSUBAME 2.0, en el GSIC Center Tokyo Institute of Technology en Japon. Basada en Intel Xeon X5670 (Westmere) y GPUs Nvidia Tesla. 1,192 PFLOPS y 1,3986 MW.

-En decimoquinto lugar, Cielo, en Los Alamos National Laboratory en USA. Basada en AMD Opteron 6136 (Magny Cours). 1,110 PFLOPS y 3,980 MW.

-En decimosexto lugar, Hopper, en el National Energy Research Scientific Computing Center en USA. Basada en AMD Opteron 6172 (Magny Cours). 1,054 PFLOPS y 2,910 MW. Como cosa interesante en la página del NERSC www.nersc.gov/ podéis ver en tiempo real, las tareas que se están corriendo en los sistemas de supercomputación del NERSC. En los nodos Hopper y Carver y anteriormente Franklin pero que ha sido decomisionado recientemente (las supercomputadoras generalmente suelen tener una vida útil corta, sobre todo en los países más ricos).

-En decimoséptimo lugar, Tera-100, en Francia en Commissariat a L’Energie Atomique. Basada en Intel Xeon. 1,050 PFLOPS y 4,590 MW.

-En decimoctavo lugar, Oakleaf-FX, en el Information Technology Center de la Universidad de Tokyo, Japon. Basada en Fujitsu SPARC IXfx. 1,043 PFLOPS y 1,176 MW.

-En decimonoveno lugar, el famoso RoadRunner la primera supercomputadora del mundo en romper la barrera del PFLOP hace 4 años, en el Lawrence Livermore Laboratory en USA. Basada en IBM PowerXCell 8i (una variante para HPC de la CPU usada en la PS3) y AMDs Opteron (K8). 1,042 PFLOPS y 2,345 MW.

-Y en vigésimo lugar,DiRAC, en la Universidad de Edinburgo en Reino Unido. Basada en Blue Gene/Q. 1,03530 PFLOPS y 0,491 MW.

A nivel local de aquí obviamente las cosas han cambiado un poco:

-Seguimos teniendo en el primero de España al nodo experimental, MinoTauro, aquí en Barcelona, en el BSC. Esta vez en el puesto 177 con 103,20 TFLOPS y 81,5 KW. Basado en Intel Xeon E5649 (Westmere) y GPUs Nvidia Tesla 2090 (Fermi).

-En segundo lugar de España, en el puesto 358 mundial, el Altamira, en la Universidad de Cantabria, que antes estaba compuesto por los antiguos nodos PowerPC 970 resultantes de la actualización del MareNostrum, ahora está compuesto por Intel Xeon E5450 (Sandy Bridge EP). 74,73 TFLOPS y 79,8 KW.

-En tercer lugar de España y 375 mundial, Magerit. En el CeSViMa de Madrid. Basada en IBM POWER7. 72,03 TFLOPS y 154 KW.

-Y en cuarto lugar de España y 465 mundial, MareNostrum. Aún con los viejos nodos PowerPC970 MP (de hecho es el único de la lista TOP500 que utiliza estos procesadores). Con 63,83 TFLOPS. Si no es actualizado para la próxima lista de Noviembre de este año, sin duda ya no se encontrara en esta.

Fijaos en como de una lista a otra, en un periodo mínimo de 6 meses, las cosas pueden cambiar.

MareNostrum, en su mejor momento en 2005 estaba en el 4º puesto de la lista, estamos hablando del 4º superordenador más poderoso del mundo del momento!, sin embargo, hoy, ya se encuentra casi fuera de esta. Fijaos en el enorme salto que puede ocurrir en tan poco tiempo en el mundo de la computación.

Sigo recalcando que la supercomputación, suele pasar muy desapercibida en el campo científico y sin embargo es importantísima su existencia y evolución. Normalmente solemos achacar los avances científicos a los típicos laboratorios con matraces, tubos de ensayo y mecheros Bunsen…Sin embargo muchos de los avances científicos y tecnológicos que nos suele traer VirtualEdu por ejemplo, no serían posibles sin la ayuda de la supercomputación y las simulaciones informáticas de alto rendimiento o que en su defecto serian inconcebibles por su enorme gasto económico y temporal (por ejemplo, si tuviésemos que probar la efectividad de 20.000 moléculas diferentes sobre una molécula blanco para comprobar cuál de estas 20.000 moléculas neutralizaría el blanco, que a su vez provocaría la curación del Alzheimer por ejemplo y tuviésemos que probar estas 20.000 moléculas en cultivos y placas de Petri, obviamente esto es inconcebible. Con simulaciones informáticas podemos predecir cuales tendrían más posibilidades de funcionar y eliminar las que serían totalmente inútiles, y así en vez de probar 20.000 cultivos probaríamos 100).

Para los que estéis más interesados y tengáis más curiosidad esta siguiente sección os parecerá interesante:

Desde un punto de vista generacional y de tipos de elementos de computación en la actual lista, podemos decir:

-Basadas en Intel Xeon 5600 (Westmere-EP): 244 sistemas (48.8 %)
-Basadas en Intel Xeon 5500 (Nehalem-EP): 54 sistemas (10.8 %)
-Basadas en Intel Xeon E5 (Sandy Bridge-EP): 45 sistemas (9 %)
-Basadas en AMD Opteron 6100 (Magny Cours): 33 sistemas (6.6 %)
-Basadas en IBM Blue Gene/Q: 20 sistemas (4 %)
-Basadas en Intel Xeon 5400 (Harpertown): 19 sistemas (3.8 %)
-Basadas en IBM POWER7: 16 sistemas (3.2 %)
-Basadas en AMD Opteron 6200 (Interlagos): 14 sistemas (2.8 %)
-Basadas en AMD Opteron Quad Core: 11 sistemas (2.2 %)
-Basadas en IBM POWER6: 8 sistemas (1.6 %)
-Basadas en IBM PowerPC450: 7 sistemas (1.4 %)
-Basadas en IBM PowerPC440: 4 sistemas (0.8 %)
-Basadas en Intel Xeon 5500 (Nehalem-EX): 3 sistemas (0.6 %)
-Basadas en Fujitsu SPARC64 IXfx: 3 sistemas (0.6 %)
-Basadas en Intel Xeon 5300 (Clovertown): 3 sistemas (0.6 %)
-Basadas en IBM PowerXCell 8i: 2 sistemas (0.4 %)
-Basadas en AMD Opteron Six Core: 2 sistemas (0.4 %)
-Basadas en AMD Opteron Dual Core: 2 sistemas (0.4 %)
-Basadas en Intel Xeon E7 x8xx (Westmere-EX): 2 sistemas (0.4 %)
-Basada en Fujitsu SPARC64 VIIIfx: 1 sistema (K-Computer) (0.2 %)
-Basada en ShenWei: 1 sistema* (Sunway Blue Light) (0.2 %)
-Basada en NEC: 1 sistema (Earth Simulator) (0.2 %)
-Basada en SPARC64 VII: 1 sistema (0.2 %)
-Basada en Itanium 2 Montecito: 1 sistema (Columbia) (0.2 %)
-Basada en Intel Core i5: 1 sistema (DEGIMA) (0.2 %)
-Basada en Intel Xeon E7 (Westmere-EX): 1 sistema (0.2 %)
-Basada en IBM PowerPC970: 1 sistema (MareNostrum) (0.2 %)

*Shenwei, es una arquitectura enteramente diseñada y fabricada en China, es el primer intento de los Chinos de desarrollar su propia infraestructura en computación para no tener que depender de terceros de otros países. Está basada en MIPS, una arquitectura enfocada al bajo consumo y sistemas embutidos. La arquitectura MIPS la hemos podido encontrar también en consolas de videojuegos (PSX, PS2 y PSP)

Que utilicen algún coprocesador/acelerador:

-Que no usen ningún tipo de coprocesador: 422 sistemas (88.4 %)
-Con Nvidia Tesla 2090: 31 sistemas (6.2 %)
-Con Nvidia Tesla 2050: 12 sistemas (2.4 %)
-Con Nvidia Tesla 2070: 10 sistemas (2 %)
-Con IBM PowerXCell8i: 2 sistemas (0.4 %)
-Con GPUs ATI: 2 sistemas (0.4 %)
-Con Intel MIC: 1 sistema (0.2 %)**

**Intel MIC, es una nueva arquitectura de Intel, que viene a competir con las líneas de computación de las GPUs de Nvidia y AMD. Por ahora el único clúster instalado esta en los laboratorios de Intel para testeo y experimentación, sin embargo a finales de año se tiene previsto comenzar a hacer envíos de estos procesadores para vendedores de sistemas de supercomputación. Ya hay varios sistemas que han confirmado su uso de estos aceleradores, como por ejemplo la Supercomputadora “Stampede” en el Texas Advanced Computing Center.

Analizándolo podemos decir que el 86.8 % de los sistemas están formados por CPUs de arquitecturas x86-64 (Intel y AMD), es decir la misma arquitectura y procesadores que podemos encontrar en los PCs y Macs actuales lo único que los diferencia es su número y que pertenecen a la gama Xeon o Opteron, que son los chips que mejores resultados han dado en los test de estrés al salir de fábrica.
El resto pertenecen a arquitecturas más exóticas como la POWER de IBM, la SPARC64 de Fujitsu o la SX de NEC que son más difíciles de encontrar en un “ambiente doméstico” aunque por ejemplo, todas las ultimas consolas de videojuegos de la actual generación (PS3-XBOX360-Wii) están basadas en la arquitectura POWER de IBM.
Mientras que la arquitectura SPARC solo es encontrada en ambiente de servidores.

-Los vendedores de sistemas de supercomputación en primer lugar esta IBM (213), seguido de HP (138), Cray (26), Appro (19), Bull (16), SGI (16), Dell (12), Fujitsu (7), Oracle (7), Hitachi (5)…entre otras más minoritarias.

-En localización tenemos que: El 50.4 % se concentra en USA, en China 13.6 %, en Japón 7 %, en Reino Unido 5 %, en Francia 4.4 %, en Alemania 4 %, en Canadá 2 %, en Italia 1.6 %, en Australia 1.2 %, en Rusia 1 %...entre otros países con porcentajes más minoritarios.

-En cuanto a sistemas operativos tenemos que: El 92.4 % usa Linux (462), el 4.8 % Unix (4.8), el 2.2 % una combinación de OSs (11), el 0.4 % Windows (2) y el 0.2 % BSD (1).

-Los segmentos en lo que se usan son: El 51.2 % para Industria (256), el 24 % para Investigación (120), el 19.6 % para entorno Académico (98), el 2.4 % para tareas Gubernamentales (12), el 2 % para Vendedores (10) y el 0.8 % tiene aplicaciones clasificadas (4).

Como dato final el poder total de las 500 supercomputadoras de esta lista suman 123.02 PFLOPS.

[Terrier]

Impresionante cantidad de información, e información, de más está decir. Se agradece, ésto enriquece el foro.

[aipkeeena]

muy interesante sin embargo creo que lo de las biomolueculas es de usarse con cuidado, ese tipo de experimentos de los que se espera demasiado a veces suele terminar mal o simplemente no cumplir con lo que se espera de ellas

[Acheron]

Esta semana entrante es la International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC12) en Salt Lake City, Utah (USA), por lo que toca actualización de la lista TOP500 la segunda de este 2012.

De momento ya ahí unas cuantas nuevas maquinas confirmadas que estarán en el TOP10, como por ejemplo "Titan" con 20 PFLOPS, es muy probable que esta se situé la primera en esta edición de la lista de los 500 superordenadores más poderosos del planeta. Are un reporte especial cuando sea publicada esta semana.

[Acheron]

Pues al final ayer mismo se publicó la lista de Noviembre 2012 de TOP500!

-Como se esperaba en el primer lugar, con 17,590 PFLOPs de rendimiento sostenido, se sitúa Titan en el Oak Ridge National Laboratory (USA). Titan, realmente es una actualización de Jaguar, que se situó en Noviembre de 2009 y Junio de 2010 como la supercomputadora más rápida del planeta. En ese momento se componía de 224.256 núcleos de CPUs AMD Opteron 2435 (Istanbul) y AMD Opteron 1354 (Budapest).


Aquí un time-lapse de la actualización de Jaguar a Titan.

Ahora con 18.688 CPUs AMD Opteron 6274 (Interlagos) y 18.688 GPUs Nvidia Tesla K20X (Kepler, GK110) y con un consumo de 9MW aprox. Se vuelve a situar la primera con una eficiencia energética muy similar a la ahora segunda “Sequoia” basada en IBM BlueGene/Q.

-En segundo lugar, Sequoia, con 16,324 PFLOPs en el Lawrence Livermore Laboratory (USA) basada en IBM BlueGene/Q.

-En tercer lugar, K-Computer, con 10,510 PFLOPs, en Riken Advanced Institue for Computational Science (Japón) con SPARC VIIIfx.

-En cuarto lugar, Mira, basada en IBM BlueGene/Q, en el DOE/SC/Argonne National Laboratory (USA). 8,162 PFLOPs.

-En quinto lugar, JUQUEEN (expandida, respecto a la última lista), basada en IBM BlueGene/Q, en Forschungszentrum Juelich (Alemania). 4,141 PFLOPs.

-En sexto lugar, SuperMUC, basada en Intel Xeon E5 (Sandy Bridge), en Leibniz Rechenzentrum (Alemania). 2,897 PFLOPs.

-En séptimo lugar, Stampede (nueva), basada en Intel Xeon E5 (Sandy Bridge) y los nuevos coprocesadores masivamente paralelos de Intel, Xeon Phi (Knights Corner), en el Texas Advanced Computing Center (USA). 2,66 PFLOPs.

-En octavo lugar, Tianhe-1A, basada en Intel Xeon X5670 (Westmere) y Nvidia Tesla 2050 (Fermi), en el Centro Nacional de Supercomputación de Tianjin (China). 2,566 PFLOPs.

-En noveno lugar, Fermi, basada en IBM BlueGene/Q, en CINECA (Italia). 1,725 PFLOPs.

-En décimo lugar, DARPA Trial subset (nueva), en IBM Development Enginnering Center (USA), basada en IBM POWER7. 1,515 PFLOPs.

Otra máquina nueva en las 20 primeras, es Yellowstone, en decimotercer lugar, basada en Intel Xeon E5 (Sandy Bridge), en el National Center for Atmospheric Research (USA) con 1,257 PFLOPs.

A nivel nacional español, han vuelto a cambiar las cosas, pero además con una grata sorpresa.

Respecto a la lista anterior de Junio de 2012, han pasado de 4 máquinas españolas a solo 2. Altamira y Magerit con 74,9 TFLOPs y 72,03 TFLOPs respectivamente han quedado fuera de esta edición por muy poco, puesto que el punto de entrada (puesto nº500) de esta edición se sitúa en 76,4 TFLOPs.

Ahora, con un actualizado MareNostrum basado en Intel Xeon E5-2670 (Sandy Bridge 8C a 2.6 GHz) el BSC (Barcelona SuperComputing Center) recupera la carrera por la supercomputación española después de haber quedado muy rezagado en las ultimas listas (si no hubiese sido actualizado, se habría quedado fuera de la lista por mucho con 63.84 TFLOPs, gracias a sus IBM PowerPC970 MP). Ahora con unos 636,9 TFLOPs, se sitúa en un nada mal puesto nº 36.

Pero esto no es todo, la actualización del MareNostrum, aún no está terminada, está actualmente al 70 % por lo que acabara alcanzando entre 900 TFLOPs y 1 PFLOPs sostenidos, por lo que igual avanza unos cuantos puestos más en la edición de Junio de 2013.

Y en el puesto 290, tenemos al rack experimental, Minotauro, también en el BSC con Intel Xeon E5649 (Westmere) y GPUs Nvidia Tesla 2090 (Fermi). 103,2 TFLOPs.

La investigación y recerca en el Proyecto Mont-Blanc continúan.

En Sudamérica, en esta edición ha emergido un nuevo sistema, en el puesto 348, en la Universidad Nacional Autónoma de México (México) basada en Intel Xeon E5-2670 (Sandy Bridge 8C, 2.6 GHz). 92,3 TFLOPs.

Esto por ahora.