En aquest interessant article aprendràs un tema de gran interès: el superordinador. Coneixeràs la seva història i especialment quin és el més potent i la seva contribució al progrés de la humanitat. Entusiasma't a llegir!
Superordinador
L'adaptabilitat de la civilització als grans canvis que ofereix la tecnologia, especialment la relacionada amb la informació, ha transformat l'òptica de concebre el món com un lloc cada dia més petit, que percep els canvis de manera real i perceptible per als sentits .
La invenció d'ordinadors cada cop més eficaços i poderosos són del domini públic del ciutadà comú. Començarem amb oferir una definició d'aquesta invenció fantàstica de l'home.
Establir una definició de Superordinador, no és una tasca fàcil. No obstant això, per poder utilitzar un concepte senzill i racional, es pot dir: Un Superordinador és un dispositiu que pot ser considerat, en la seva introducció, com el màxim de la capacitat de procediment i càlcul, amb capacitats molt superiors si la comparem amb una ordinador dús comú.
Una Superordinador, també es pot entendre com un tipus dordinador molt potent i ràpida, concebuda per processar grans quantitats dinformació en molt poc temps i exclusiva en el tractament duna tasca específica.
En aquest sentit alguns programadors consideren que una definició encertada seria considerar un superordinador com un ordinador més potent i ràpida que existeixen en un moment donat. Són de grans dimensions, poden processar enormes quantitats dinformació en instants, destinades a una àrea específica i amb una capacitat demmagatzematge enorme. Parlem dels antecedents daquest dispositiu.
Història
L'any de 1960, l'empresa Control Data Corporation (CDC), el senyor Seymour Cray, va introduir el primer Superordinador, el qual va liderar en una metodologia efectiva, compost de tècniques informàtiques, com ara emmagatzematge, processament i representació de grans volums de data en un rang de temps molt breu. A continuació, presentem una breu biografia del creador del primer superordinador.
Seymour Gray, va néixer a Chippewa Falls. Wisconsin Estats Units, el 28 de setembre de 1925 i mor el 6 d'octubre de 1996 en un tràgic accident automobilístic a Colorado, Estats Units. Va estudiar Enginyeria Electrònica a Minnesota. Seymour Gray és considerat el pare dels Superordenadores; la seva obsessió més gran va ser la creació i desenvolupament d'aquest dispositiu.
L'any 1957, l'empresa Control Data Corporation (CDC) construeix el supercomputador CDC 1604, que constitueix el primer ordinador que va utilitzar transistors en lloc de tubs de buit, tota una innovació per a l'època.
Amb el temps ia causa de l'èxit aconseguit pel performance dels Superordinadors, van motivar Seymour Craig a independitzar-se i crear la seva pròpia empresa el 1970, anomenada Cray´s Research. L'objecte o raó social d'aquesta empresa era dedicar-se exclusivament al disseny i construcció de superordinadors i previ encàrrec per part del client.
El CRAY-1(1976), va ser un model que es va instal·lar al Laboratori Nacional Los Álamos, incorporava en conjunt un processador vectorial amb un processador escalar, considerat al seu moment el més ràpid del món, que disposava d'una capacitat de 1 Milió de paraules de 64 bits i un cicle de 12,5 nanosegons. El seu valor figurava a 10 Milions de dòlars.
Aquesta corporació va ser líder per cinc anys seguits al mercat de superordinador, aportant nous dissenys adaptables a les exigències dels usuaris.
Aquest dispositiu anomenat CRAY-2 (1985), tenia una rapidesa d'uns 6 a 12 vegades superior al seu predecessor, disposava d'uns 250 milions de paraules i 240.000 xips, com a característica important. Al seu interior es trobava submergit per un líquid refrigerant. A mitjan any 1986 a tot el món existien uns 130 sistemes d'aquest tipus, dels quals 90 eren construïts per la marca Cray.
En aquests moments el mercat del Superordinador es troba dominat per empreses molt sòlides com són Industries Bussines Machines (IBM) i Hewlett Packard (HP) que han actuat com a empreses absorbents d'altres corporacions de menor estructura, l'objecte principal de les quals ha estat guanyar experiència en tan dinàmic sector de la informàtica.
Característiques del superordinador
Una de les característiques més rellevants del superordinador consisteix en el nombre de processadors i la seva gran memòria, la qual cosa permet un ampli rang demmagatzematge efectiu del sistema operatiu i darxius. La seva capacitat de càlcul és molt superior si se'l compara amb els ordinadors comuns.
El criteri més important del rendiment, es concep en la capacitat de càlcul que es mesura a FLOPS (Floating Points Operation per Second) que s'entén com una operació aritmètica equivalent un flop per segon. (És important recalcar, que la final no es refereix al plural sinó a la s de segon). El Peta FLOPS és una unitat equivalent a 1000 Billons d'operacions per segon; és il·lustratiu assenyalar que IBM Summit assoleix una potència de 200 PetaFLOPS.
D'aquesta manera el superordinador permet que múltiples usuaris es connectin alhora i des d'estacions remotes al centre de dades, però, presenta un desavantatge pel que fa a la qualitat dels usuaris, per ser aquests especialistes en les investigacions o consultes específiques.
Els clients seleccionen aquest tipus de tecnologia, és a dir, des del punt de vista dels problemes a resoldre, trien els equips mitjançant catàlegs que promocionen les empreses distribuïdores d'aquestes tecnologies.
Una altra característica està referida a l'abast, ja que la seva penetració és molt baixa o pràcticament cap a la societat comuna, però, és innegable el gran impacte que té aquesta tecnologia als centres de recerca, universitats, centres financers. ONGs i oficines governamentals per l'ús i el tractament de grans bases de dates o operacions d'enormes volums de càlculs.
D'aquesta manera, el superordinador s'ha convertit en una eina indispensable a la recerca científica ia la indústria de diversos sectors de la societat contemporània.
Sistemes operatius al superordinador
Els superordinadors són equips complicats, dissenyats per a fins específics i requereixen un sistema operatiu complex, personalitzat i optimitzat per a aquest propòsit.
D'altra banda, cal destacar que els primers superordinadors no disposaven d'un sistema operatiu incorporat, aquesta condició obligava els centres de dades o qualsevol altra institució pública o privada que requerien el seu ús, assumir el compromís del desenvolupament d'un sistema operatiu (SO ) específicament funcional de l'equip; a manera d'il·lustració el CDC 6600 (considerat el primer superordinador de la història) va utilitzar un SO, conegut com a Chippewa o sistema operatiu de Gray, caracteritzat per ser molt simple però amb una alta vocació de poder controlar les diferents tasques del sistema informàtic, resultant que les diferents activitats sempre disposessin del que requerien per dur a terme el seu propòsit.
El sistema operatiu Kronos
Va ser dissenyat i implantat durant la dècada dels 70 i la seva característica principal consisteix que el volum de tasques poguessin accedir alhora, condició important per optimitzar significativament el desenvolupament del treball definit.
El sistema operatiu CDC SCOPE
(En anglès, Supervisory Control Of Program Execution) va ser utilitzat durant la dècada dels 60, la seva característica principal és que permet tenir controlades totes les tasques del sistema.
El sistema operatiu ENS
(Network Operating System) va ser un programa audaç, ja que la seva adopció va substituir els dos anteriors durant la dècada dels 70. El seu principal objectiu era convertir NOS en un sistema operatiu comú en totes les innovacions de CDC (Control Data Corporation).
Ens /Ve(Network Operating System/ Virtual Environment)
Va substituir el NOS, als anys 80, la seva característica principal consistia en la disposició d'una memòria virtual, condició que va permetre el reconeixement i l'acceptació per part del món informàtic de l'època.
Sistemes operatius moderns al superordinador
Els sistemes operatius moderns que utilitza un superordinador són els següents:
Unix
Durant molt de temps aquests gegants han utilitzat sistemes operatius de base Unix. Són sistemes operatius de codi tancat, que requereixen llicències que permetin la utilitat del seu ús i la seva adaptació a l'equip resulta excessivament costos.
Linux
És un sistema operatiu gratuït, de codi obert i amb un rang d'adaptabilitat alt en relació amb la variant de la personalització; sent aquest últim el més utilitzat, malgrat no posseir una interfície gràfica, el seu ús és la modalitat remota mitjançant connexions segures i terminals.
Tipus de superordinador i els seus sistemes operatius
A continuació trobaràs alguns dels superodenadors i els sistemes operatius que utilitzen.
Serra
És un superordinador molt potent i el seu sistema operatiu és Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway Taihu Light
És un superordinador de fabricació xinesa i funciona amb un sistema operatiu propi anomenat Sunway RaiseOS 2:0:5.
Thianhe-2A
Es troba ubicat a Xina, el seu sistema operatiu és Kylin Linux.
Piz Daint
Està ubicada a Suïssa i el seu sistema operatiu és Cray Linus Environment, també conegut com a UNICOS, que consisteix en un sistema operatiu emulador d'Unix.
Trinitat
És un superordinador potent, ubicat físicament als Estats Units i utilitza el mateix sistema operatiu descrit anteriorment.
Titan
Es tracta d'un superordinador poderós ubicat als Estats Units i utilitza com a sistema operatiu Cray.
Al Bridging Cloud Infrestructure
És un equip molt poderós, ubicat al Japó i utilitza un sistema operatiu basat en Linux.
Secoya
Ubicat als Estats Units i igual a l'anterior també opera amb el sistema operatiu Linux.
Cimera
Executa un sistema operatiu anomenat Red Hat Enterprise Linux (RHEL) sense especials modificacions però compta amb una sèrie de compiladors avançats i llibreries matemàtiques que li imprimeixen un millor exercici aconseguint una eficiència òptima.
Sistema de refredament
Els sistemes de refredament del superodenador requereixen un control de temperatura especial el propòsit del qual consisteix a dissipar la calor produïda per múltiples components que conformen l'estructura d'aquest ordinador, així com també és oportú considerar els alts costos, no només pel que fa al preu. sinó a l'excessiva despesa en el manteniment d'ordre preventiu i correctiu, així com les activitats de capacitació del personal encarregat del funcionament d'aquestes maquinàries gegants de la computació.
Has de saber que aquests sistemes generen gran quantitat de calor a causa del conjunt de components que tenen els circuits interns que l'integren; situació que els dissenyadors del maquinari tenen en compte i es conceben nombrosos mecanismes que regulin la calor produïda que poguessin afectar la performance del sistema afectant de forma severa el Central Processing Unit (CPU) o alguns dels seus perifèrics propers.
El superordinador d'última generació compta amb un mecanisme de control especial de temperatura, un dels quals és el sistema de refredament instal·lat per l'empresa Jonhson Controls, a càrrec de la Universitat de Stuttgart (Alemanya).
Per allotjar aquests sistemes de refredament es va dissenyar un edifici especial de baix consum energètic, d'alta redundància i gran habilitat operativa, amb la finalitat de minimitzar la producció mínima de diòxid de carboni, (CO2) respectant, així, les normatives globals relatives canvi climàtic mundial. Es van instal·lar quatre torres de refredament i un tipus de control altament flexible amb temps de reacció molt curts obtenint uns resultats impressionants d'alta eficiència amb un estalvi d'energia extraordinari.
Refrigeració per immersió
La regfrigeració per immersió és una tècnica que consisteix a submergir els servidors en un líquid que proporciona un mitjà de refredament superior a la ventilació daire condicionat. Aquesta tecnologia va ser presentada al model N°.1 de la sèrie Green 500, amb els centres de dades més eficients del món.
A més, la indústria 3M i un desenvolupador de dades a Hong Kong van mostrar una facilitat amb aquest tipus de tecnologia obtenint una reducció significativa de l'espai així com una reducció dels costos.
Tot seguit t'expliquem com les empreses implementen els sistemes de refredament.
Cas IBM
La mida dels superordinadors produeix una gran potència en el seu rendiment, però connex a aquest avantatge es presenta una gran producció de calor, originant grans costos en el consum elèctric. Per contrarestar aquesta debilitat, s'ha implementat una estratègia assumida per les grans corporacions del sector, han dissenyat sistemes de refrigeració d'aire condicionats i el disseny de sales de temperatures baixes.
IBM ha desenvolupat una tecnologia basada a refredar els equips mitjançant l'ús d'aigua portada a l'interior mitjançant microcanals, inspirats en el paral·lelisme de la circulació sanguínia del cos humà. Amb la disposició d'aquesta tècnica es refrigera SuperMUC, un dels grans superordinadors més gran d'Europa, ubicat a Leibniz que ha produït estalvis energètics per la suma del 40%.
Per la seva banda, Lenovo ha ideat un sistema de refredament la finalitat del qual consisteix en la reducció significativa del consum energètic dels seus equips, denominat Neptune i la seva fortalesa subjau en l'ús d'aigua calenta, prenent com a base el procediment següent:
«En els sistemes de refrigeració tradicionals hem de refredar l?aigua a temperatures baixes per ser capaços de refrigerar correctament els equips. Nosaltres podem ficar aigua fins a 50 graus, de manera que el cost de refrigeració és molt menor».
Addicional a allò exposat, de manera complementària, apliquen un sistema de monitorització i regulació de consum energètic en temps real.
Principals usos del superordinador
L'aparició d'aquesta tecnologia a la vida de l'home actual ha aconseguit una gran motivació en la formació de professionals, investigadors i tecnòlegs al camp de la computació, especialment el coneixement relatiu a aquests gegants del món informàtic. Cada dia és més comú la incorporació de centres de recerca, innovació i desenvolupament empresarial, el suport a l'enfortiment dels parcs industrials, centres de processament de dades al sector privat i públic.
La programació es percep com un camp útil per la seva presència a diferents àrees de desenvolupament humà, originats en el tractament de problemes complexos que requereixen gran capacitat de còmput i el desenvolupament d'aplicacions que donin resposta a les inquietuds en temps real. Dins aquesta gamma d'aplicacions tenim:
- Elaboració de models de caràcter predictiu i simulació, com ara moviments migratoris de masses humanes al planeta, models predicatius del clima amb baix error de pronòstic, canvi climàtic i el seu impacte en el sociosistema i ecosistema.
- Funciona com a centre de gravetat del desenvolupament industrial destinats al disseny i automatització de projectes d'enginyeria, especialment en el disseny d'aplicacions d'intel·ligència artificial al sector. T'interessa saber sobre intel·ligència artificial. Et suggereixo la lectura a Característiques de la intel·ligència artificial
- Processament d'imatges, enfortiment de sistemes d'informació gerencials i geogràfics, perfeccionament de la robòtica.
- A la investigació mèdica el superordinador abasta diversos camps com el disseny de cors artificials, tomografies computaritzades, estimació de danys cerebrals i caracterització de l'estructura bioquímica del virus Covid-19 per a la determinació de possibles fàrmacs que puguin tenir una relació amb la toxicitat del virus, en aquest aspecte Mare Nostrum un superordinador ubicat a Espanya està fent aquest tipus de recerca en temps real. Igualment s'està dedicant a fer estudis de biotecnologia i enginyeria genètica.
Superordinadors Quins són els més potents?
En les circumstàncies actuals que sobreviu el món modern, de vegades ens sorprenen increïbles paradoxes com ara processos nanològics, on la miniaturització marca la classe del desenvolupament harmònic científic i tecnològic quant a l'òptica pragmàtica. Els superordinadors van en direcció contrària, de gegants tecnològics amb extraordinària robustesa en la recerca de solucions als grans problemes que pul·lulen al vostre entorn i coincidència amb aquesta visió pragmàtica que sorgeix com a resposta satisfactòria per a la mitigació o desaparició dels problemes plantejats.
El Top500 constitueix un projecte destinat on es destaquen els 500 superordinadors més potents de l'actualitat al món, és important destacar que aquesta llista està elaborada per un grup de gurus de l'àrea de la computació. En aquesta publicació es faran servir els cinc superordinadors més poderosos del 2020.
Cimera
És considerat com el superordinador més potent del món. Dissenyat per IBM per a l'Oak Ridge National Laboratory de Tennessee, pertanyent al Departament d'Energia dels EUA. Ocupa l'equivalent a dues pistes de bàsquet i aconsegueix uns impressionants 148,6 petaflops, gràcies als seus 2,41 milions de nuclis.
Serra
Dissenyat per IBM, és el responsable de la creació del segon supercomputador més potent de la llista, situat al Lawrence Livermore National Laboratory de Califòrnia. Basat en un maquinari similar a Summit. Serra arriba als 94,6 petaflops.
Sunway Taihu Light
Amb aquest superordinador, TaihuLight, construït pel Centre Nacional de Recerca d'Enginyeria i Tecnologia de Computació Paral·lela i instal·lada al Centre Nacional de Supercomputació a Wuxi.(Xina). A diferència d'altres màquines del seu calibre, no té xips acceleradors, per la qual cosa els seus 93 petaflops depenen dels seus més de 10 milions de processadors xinesos Sunway.
Tianhe-2A
Superordinador també anomenat Via Làctia 2A, està ubicat al Centre Nacional de Supercomputació (Guangzhou, Xina)està desenvolupat per la Universitat Nacional de Tecnologia de Defensa i equipat amb processadors Intel Xeon per assolir els 61,4 petaflops. Segons els seus operadors, la destinació és establir l'ordre computacional de problemes de defensa d'índole governamental.
Frontera
Aquesta supermàquina ha estat desenvolupada per Dell i equipat per Intel. S'ha considerat com el superordinador més ràpid del món situat Texas Advanced Computing Center, Universitat de Texas (EUA). Col·labora amb tres dotzenes d'equips científics en investigacions relacionades amb la física dels forats negres, la mecànica quàntica, el disseny de fàrmacs o els models climàtics. Els seus 23,5 petaflops estaran a disposició de la comunitat científica, que es beneficiarà de la seva capacitat de computació sobretot a les àrees de l'astrofísica, ciència de materials, energia, genòmica i modelatge de desastres naturals.
MareNostrum5: Un superordinador fora de sèrie
el nom MareNostrum, té la seva procedència de la denominació que feien els antics romans del mar Mediterrani. El Barcelona Supercomputing Center (Centre Nacional de Supercomputació) li concedeix aquest nom a superordinador més emblemàtic, el qual en les diferents versions, s'ha convertit en la màquina més potent d'Espanya i en finalitzar la seva última versió MareNoustrum5, es projecta com uns dels grans computadors de la Unió Europea.
Coneixerem més sobre aquest gegant informàtic. La seva capacitat està projectada per assolir una potència de 200 petaflops, superant unes 17 vegades la versió actual de 13,7 petaflops i 10.000 vegades més gran (MareNostrum 4). S'usa el terme preexcalada, per designar els superordinadors capaços de superar la barrera dels 150 petaflops.
És important destacar la inversió que fa Espanya, país membre de la Unió Europea, que dedica recursos públics a la supercomputació. Les administracions governamentals, sense importar-ne la tendència ideològica, han posat gran interès en la concepció. desenvolupament i aplicació d'aquestes tècniques a la solució de grans problemes tant nacionals com a forans.
El superordinador MareNostrum en totes les seves versions, s'ha constituït a la pedra angular de la investigació científica i tecnològica de la Unió Europea, sent aquesta un gran suport de la supercomputació, no només a nivell de difusió, sinó de suport de recursos financers.
Aleshores, com més eines ofereix el Centre de Supercomputació de Barcelona, es formen més grups de treball dedicats a la recerca al voltant d'aquest, amb la intenció primordial d'impulsar la seva tecnologia de punta en la consecució d'interessos i resolució de problemes que afecten les societats modernes.
MareNostrum, no sols és un gran superordinador, sinó que també representa un pol d'atracció, concebut per a la disponibilitat d'ús per a la comunitat científica a nivell global.
És extremadament ampli el que fa MareNostrum, constitueix un programa de desenvolupament en el disseny de diferents prototips que han creat una generació de superordinadors en cada versió una eina més potent i versàtil, no només en el maquinari i programari, sinó en la seva projecció cap a la societat.
Fins ara s'han desenvolupat cinc versions del superordinador MareNostrum.
MareNostrum 1: Va ser concebut gràcies a la sinergia entre el govern espanyol i l'empresa IBM mitjançant un acord per construir un dels superordinadors més ràpid d'Europa l'any 2004. La seva capacitat computacional era de 42.35 Teraflops (42.35 trilions d'operacions per segon) .
MareNostrum 2: Al novembre de 2006, la seva capacitat computacional va augmentar, motivat a la gran demanda de projectes científics. Aquesta capacitat era de 94.21 Teraflops, el doble del seu antecessor i per aconseguir aquesta performance, es va incrementar el nombre de processadors de 4.812 a 10.240.
MareNostrum 3: Mitjançant una actualització es va assolir el pic de performance de 1.1. petaflops en els anys de 2012-2013, gràcies a la incorporació de 48,896 Intel Sandy Bridge procés en 3,056 nodes, incloent 84 Xeon Phi 5110P a 42 nodes, amb més de 115 TB de memòria principal i 2 PB of GPFS d'emmagatzematge de disc.
MareNostrum 4: Per a finals de l'any 2017, va començar a operar aquest gegant, va aconseguir el seu bec de performance de 13.7 Petaflops, la seva capacitat de càlcul va estar distribuïda en dos blocs completament diferents, originant les tecnologies de blocs.
El propòsit general d'aquests blocs contenia 46 safates de 3.456 nodes, cada node tenia dos Intel Xeon Platinum xips, cadascun al seu torn amb 24 processadors acumulant un total de 165,888 processadors i una memòria principal de 390 Terabytes.El seu bec de poder va aconseguir els 11.15Petaflops, dit altrament, és capaç de processar més d'onze mil milions d'operacions per segon, deu vegades més que el seu antecessor.
El superordinador més potent: MareNostrum5
A mitjans de l'any 2019, l'empresa EuroHPC, va seleccionar la Barcelona Supercomputing Center, com l'entitat que allotjaria el superordinador amb la més alta capacitat de preexcalada al continent europeu. S preveu la seva entrada en funcionament per al 31 de desembre de 2020 i serà el superordinador més important per a l'atenció i solució de la diversitat de controvèrsies que assetgen a les societats modernes.
D'aquesta manera podem entendre la importància dels superodenadors al món, una gran invenció que segueix en auge de manera avassallant. Les potències mundials, com els EUA, el Japó i la Xina s'esmercen en una competència sana a favor de la humanitat.
A continuació observa el següent vídeo, així podràs ampliar els teus coneixements sobre aquest tema interessant.