Neste interessante artigo você aprenderá um tema de grande interesse: o supercomputador. Você conhecerá sua história e principalmente qual é a mais poderosa e sua contribuição para o progresso da humanidade. Emocione-se para ler!
supercomputador
A adaptabilidade da civilização às grandes mudanças oferecidas pela tecnologia, principalmente aquela relacionada à informação, transformou a perspectiva de conceber o mundo como um lugar cada vez menor, que percebe mudanças de forma real e perceptível pelos sentidos.
A invenção de computadores cada vez mais eficientes e poderosos é de domínio público do cidadão comum. Começaremos oferecendo uma definição dessa fantástica invenção do homem.
Estabelecer uma definição de Supercomputador não é uma tarefa fácil. No entanto, para usar um conceito simples e racional, pode-se dizer: Um supercomputador é um dispositivo que pode ser considerado, em sua introdução, como o máximo de sua capacidade processual e de cálculo, com capacidades muito maiores se compararmos com um computador.computador de uso comum.
Um Supercomputador também pode ser entendido como um tipo de computador muito poderoso e rápido, projetado para processar grandes quantidades de informação em um tempo muito curto e exclusivamente no tratamento de uma tarefa específica.
Nesse sentido, alguns programadores consideram que uma definição correta seria considerar um Supercomputador como um computador mais poderoso e mais rápido que existe em um determinado momento. Eles são grandes em tamanho, podem processar grandes quantidades de informações em um instante, atingir uma área específica e ter uma enorme capacidade de armazenamento. Vamos falar sobre o plano de fundo deste dispositivo.
História
No ano de 1960, a empresa Control Data Corporation (CDC), Sr. Seymour Cray, introduziu o primeiro Supercomputador, que liderou em uma metodologia eficaz, composta por técnicas computacionais, como armazenamento, processamento e representação de grandes volumes de dados. um prazo muito curto. Aqui está uma breve biografia do criador do primeiro supercomputador.
Seymour Gray nasceu em Chippewa Falls. Wisconsin Estados Unidos, em 28 de setembro de 1925 e morreu em 6 de outubro de 1996 em um trágico acidente de carro no Colorado, Estados Unidos. Ele estudou Engenharia Eletrônica em Minnesota. Seymour Gray é considerado o pai dos supercomputadores; sua maior obsessão foi a criação e desenvolvimento deste dispositivo.
Em 1957, a empresa Control Data Corporation (CDC) construiu o supercomputador CDC 1604, que foi o primeiro computador a usar transistores em vez de válvulas a vácuo, uma inovação para a época.
Com o passar do tempo e devido ao sucesso alcançado pela atuação dos Supercomputadores, Seymour Craig foi motivado a se tornar independente e criar sua própria empresa em 1970, chamada Cray's Research. A finalidade ou razão social desta empresa era dedicar-se exclusivamente ao projeto e construção de supercomputadores e encomenda prévia do cliente.
O CRAY-1 (1976), modelo que foi instalado no Laboratório Nacional de Los Alamos, incorporava um processador vetorial junto com um processador escalar, considerado na época o mais rápido do mundo, com capacidade de 1 milhão de Palavras de 64 bits e um tempo de ciclo de 12,5 nanossegundos. Seu valor foi listado em 10 milhões de dólares.
Esta corporação foi líder por cinco anos consecutivos no mercado de supercomputadores, oferecendo novos designs adaptáveis às demandas dos usuários.
Esse aparelho chamado CRAY-2 (1985), tinha uma velocidade cerca de 6 a 12 vezes maior que seu antecessor, tinha cerca de 250 milhões de palavras e 240.000 chips, como característica importante. Dentro dele estava submerso por um líquido de resfriamento. Em meados de 1986, existiam cerca de 130 sistemas deste tipo em todo o mundo, dos quais 90 foram construídos pela marca Cray.
Neste momento, o mercado de supercomputadores é dominado por empresas muito sólidas como Industries Bussines Machines (IBM) e Hewlett Packard (HP), que têm atuado como empresas absorvedoras de outras corporações menores, cujo objetivo principal tem sido ganhar experiência em tal indústria de informática dinâmica.
Características do supercomputador
Uma das características mais relevantes do supercomputador consiste no número de processadores e sua grande memória, o que permite uma ampla gama de armazenamento efetivo do sistema operacional e dos arquivos. Sua capacidade de cálculo é muito maior quando comparada aos computadores comuns.
O critério mais importante de desempenho é concebido na capacidade de cálculo que é medida em FLOPS (Floating Points Operation per Second), que é entendido como uma operação aritmética equivalente a um flop por segundo. (É importante ressaltar que o s final não se refere ao plural, mas ao segundo s). O Peta FLOPS, é uma unidade equivalente a 1000 Bilhões de operações por segundo; é ilustrativo destacar que o IBM Summit atinge uma potência de 200 PetaFLOPS.
Dessa forma, o supercomputador permite que vários usuários se conectem ao mesmo tempo e de estações remotas ao data center, porém, tem uma desvantagem em relação à qualidade dos usuários, pois são especialistas em investigações ou consultas específicas.
Os clientes selecionam esse tipo de tecnologia, ou seja, do ponto de vista dos problemas a serem resolvidos, escolhem os equipamentos por meio de catálogos promovidos pelas empresas que distribuem essas tecnologias.
Outra característica está relacionada à abrangência, pois sua penetração é muito baixa ou praticamente nula na sociedade comum, porém, é inegável o grande impacto que essa tecnologia tem em centros de pesquisa, universidades, centros financeiros. ONGs e órgãos governamentais para uso e tratamento de grandes bases de dados ou operações com grandes volumes de cálculos.
Desta forma, o supercomputador tornou-se uma ferramenta indispensável nas pesquisas científicas e na indústria em diversos setores da sociedade contemporânea.
Sistemas operacionais no supercomputador
Os supercomputadores são máquinas complicadas, projetadas para fins específicos e requerem um sistema operacional complexo, customizado e otimizado para esse fim.
Por outro lado, deve-se notar que os primeiros supercomputadores não possuíam um sistema operacional embutido, esta condição obrigou os data centers ou qualquer outra instituição pública ou privada que exigisse seu uso, a assumir o compromisso de desenvolver um sistema operacional ( SO ) equipamento especificamente funcional; A título de ilustração, o CDC 6600 (considerado o primeiro supercomputador da história) usava um sistema operacional, conhecido como Chippewa ou sistema operacional de Gray, caracterizado por ser muito simples, mas com alta vocação para poder controlar as diferentes tarefas do sistema computacional , resultando que as diferentes atividades sempre tiveram o que precisavam para realizar seu propósito.
Sistema operacional Kronos
Foi concebido e implementado durante a década de 70 e tem como principal característica o acesso simultâneo ao volume de tarefas, condição importante para otimizar significativamente o desenvolvimento do trabalho definido.
O sistema operacional CDC SCOPE
(Em inglês, Controle Supervisório da Execução do Programa) foi utilizado durante a década de 60, sua principal característica é permitir que todas as tarefas do sistema sejam controladas.
sistema operacional americano
(Network Operating System) foi um programa arrojado, pois sua adoção substituiu os dois anteriores durante a década de 70. Seu principal objetivo era tornar o NOS um sistema operacional comum em todas as inovações do CDC (Control Data Corporation).
Us /Ve(Sistema Operacional de Rede/Ambiente Virtual)
Substituiu a NOS, na década de 80, cuja principal característica consistia na disponibilização de uma memória virtual, condição que permitia o reconhecimento e aceitação pelo mundo informático da época.
Sistemas operacionais modernos no supercomputador
Os sistemas operacionais modernos que um supercomputador usa são os seguintes:
Unix
Por muito tempo esses gigantes usaram sistemas operacionais baseados em Unix. São sistemas operativos de código fechado, que requerem licenças que permitam a utilidade da sua utilização e a sua adaptação ao equipamento é excessivamente dispendiosa.
Linux
É um sistema operacional livre, de código aberto e com alto grau de adaptabilidade em relação à variante de customização; Este último sendo o mais utilizado, apesar de não possuir interface gráfica, seu uso é de modo remoto através de conexões e terminais seguros.
Tipos de supercomputadores e seus sistemas operacionais
Abaixo você encontrará alguns dos supercomputadores e os sistemas operacionais que eles usam.
serra
É um supercomputador muito poderoso e seu sistema operacional é o Red Hat Enterprise Linux (RHEL).
Sunway TaihuLight
É um supercomputador chinês e roda em seu próprio sistema operacional chamado Sunway RaiseOS 2:0:5.
Tianhe-2A
Ele está localizado na China, seu sistema operacional é Kylin Linux.
Piz daint
Ele está localizado na Suíça e seu sistema operacional é o Cray Linus Environment, também conhecido como UNICOS, que consiste em um sistema operacional emulador Unix.
Trindade
É um supercomputador poderoso, localizado fisicamente nos Estados Unidos e que utiliza o mesmo sistema operacional descrito acima.
titã
É um poderoso supercomputador localizado nos Estados Unidos e usa Cray como seu sistema operacional.
Al Bridging Cloud Infrastructure
É um computador muito poderoso, localizado no Japão e usa um sistema operacional baseado em Linux.
Sequóia
Localizado nos Estados Unidos e como o anterior, também opera com o sistema operacional Linux.
Summit
Ele executa um sistema operacional chamado Red Hat Enterprise Linux (RHEL) sem modificações especiais, mas possui uma série de compiladores avançados e bibliotecas matemáticas que proporcionam melhor desempenho e eficiência ideal.
Sistema de refrigeração
Os sistemas de refrigeração de supercomputadores requerem um controlo de temperatura especial cuja finalidade é dissipar o calor produzido pelos múltiplos componentes que compõem a estrutura deste computador, bem como é oportuno ter em conta os elevados custos, não só ao nível do seu preço mas também , mas ao gasto excessivo na manutenção de ordem preventiva e corretiva, bem como nas atividades de treinamento do pessoal encarregado da operação dessas gigantescas máquinas computacionais.
Você deve saber que esses sistemas geram uma grande quantidade de calor devido ao conjunto de componentes que os circuitos internos que o compõem; Esta é uma situação que os projetistas de hardware levam em consideração e vários mecanismos são concebidos para regular o calor produzido que pode afetar o desempenho do sistema, afetando severamente a Unidade Central de Processamento (CPU) ou alguns de seus periféricos próximos.
O supercomputador de última geração possui um mecanismo especial de controle de temperatura, um dos quais é o sistema de refrigeração instalado pela empresa Johnson Controls, da Universidade de Stuttgart (Alemanha).
Para abrigar esses sistemas de refrigeração, foi projetado um edifício especial com baixo consumo de energia, alta redundância e grande capacidade operacional, com o objetivo de minimizar a produção mínima de dióxido de carbono (CO2), respeitando assim as regulamentações globais relativas às mudanças climáticas globais. Foram instaladas quatro torres de resfriamento e um tipo de controle altamente flexível com tempos de reação muito curtos, obtendo resultados impressionantes de alta eficiência com extraordinária economia de energia.
resfriamento por imersão
O resfriamento por imersão é uma técnica que envolve a imersão de servidores em um líquido que fornece um meio de resfriamento superior à ventilação do ar condicionado. Esta tecnologia foi introduzida no modelo nº 1 da série Green 500, com os data centers mais eficientes do mundo.
Além disso, a indústria 3M e um desenvolvedor de dados em Hong Kong mostraram uma instalação com esse tipo de tecnologia obtendo uma redução significativa de espaço e redução de custos.
Abaixo explicamos como as empresas implementam sistemas de refrigeração.
Caso IBM
O tamanho dos supercomputadores produz grande potência em seu desempenho, mas relacionado a essa vantagem, há uma grande produção de calor, ocasionando grandes custos no consumo elétrico. Para contrariar esta fragilidade, foi implementada uma estratégia adotada pelas grandes corporações do setor, que projetaram sistemas de refrigeração de ar condicionado e o projeto de salas de baixa temperatura.
A IBM desenvolveu uma tecnologia baseada em equipamentos de refrigeração através do uso de água trazida para dentro através de microcanais, inspirada no paralelismo da circulação sanguínea no corpo humano. Com o fornecimento desta técnica, é resfriado o SuperMUC, um dos maiores supercomputadores da Europa, localizado em Leibniz, que produziu economia de energia de 40%.
Por sua vez, a Lenovo desenvolveu um sistema de refrigeração cujo objetivo é reduzir significativamente o consumo de energia de seus equipamentos, chamado Neptune, e sua força está no uso de água quente, com base no seguinte procedimento:
“Nos sistemas de refrigeração tradicionais, temos que resfriar a água a baixas temperaturas para poder resfriar adequadamente o equipamento. Podemos colocar água até 50 graus, então o custo de resfriamento é muito menor.
Para além do anterior, de forma complementar, aplicam um sistema de monitorização e regulação do consumo de energia em tempo real.
Principais usos do supercomputador
O surgimento dessa tecnologia na vida do homem moderno tem alcançado grande motivação na formação de profissionais, pesquisadores e tecnólogos na área da computação, principalmente os conhecimentos relacionados a esses gigantes do mundo da computação. A incorporação de centros de pesquisa, inovação e desenvolvimento de negócios, apoio ao fortalecimento de parques industriais, centros de processamento de dados nos setores privado e público é cada vez mais comum.
A programação é percebida como um campo útil devido à sua presença em diferentes áreas do desenvolvimento humano, originando-se no tratamento de problemas complexos que requerem grande capacidade computacional e no desenvolvimento de aplicações que respondam às preocupações em tempo real. Dentro desta gama de aplicações temos:
- Desenvolvimento de modelos preditivos e de simulação, como movimentos migratórios de massas humanas no planeta, modelos climáticos preditivos com baixo erro de previsão, mudanças climáticas e seu impacto no sociossistema e ecossistema.
- Funciona como um centro de gravidade para o desenvolvimento industrial voltado para a concepção e automação de projetos de engenharia, especialmente no desenho de aplicações de inteligência artificial no setor. Tem interesse em aprender sobre inteligência artificial? sugiro que leia Características da inteligência artificial
- Processamento de imagens, reforço dos sistemas de gestão e informação geográfica, aperfeiçoamento da robótica.
- Na pesquisa médica, o supercomputador abrange diversos campos como o desenho de corações artificiais, tomografia computadorizada, estimativa de danos cerebrais e caracterização da estrutura bioquímica do vírus Covid-19 para determinação de possíveis medicamentos que possam ter relação com a toxicidade do vírus. vírus, a este respeito Mare Nostrum um supercomputador localizado na Espanha está realizando esse tipo de pesquisa em tempo real. Também se dedica à realização de estudos de biotecnologia e engenharia genética.
Supercomputadores Quais são os mais poderosos?
Nas atuais circunstâncias em que o mundo moderno sobrevive, às vezes somos surpreendidos por incríveis paradoxos como os processos nanológicos, onde a miniaturização marca a classe do desenvolvimento científico e tecnológico harmônico em termos de ótica pragmática. Os supercomputadores vão na contramão, de gigantes tecnológicos com extraordinária robustez na busca de soluções para os grandes problemas que pululam em nosso meio e coincidência com aquela visão pragmática que surge como resposta satisfatória para a mitigação ou desaparecimento dos problemas colocados.
O Top500 é um projeto destinado a destacar os 500 supercomputadores mais poderosos do mundo atualmente, é importante notar que esta lista é feita por um grupo de gurus da área de computação. Os cinco supercomputadores mais poderosos de 2020 serão usados neste post.
Summit
Ele é considerado o supercomputador mais poderoso do mundo. Projetado pela IBM para o Oak Ridge National Laboratory no Tennessee, pertencente ao Departamento de Energia dos EUA. Ocupa o equivalente a duas quadras de basquete e atinge impressionantes 148,6 petaflops, graças aos seus 2,41 milhões de núcleos.
serra
Projetado pela IBM, é responsável pela criação do segundo supercomputador mais poderoso da lista, localizado no Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia. Baseado em um Hardwares Semelhante ao Summit. Sierra atinge 94,6 petaflops.
Sunway TaihuLight
Com este supercomputador, TaihuLight, construído pela Tecnologia de Computação Paralela Nacional e Centro de Pesquisa de Engenharia e instalado no Centro Nacional de Supercomputação em Wuxi.(China). Ao contrário de outras máquinas de seu calibre, ela não possui chips aceleradores, então seus 93 petaflops dependem de seus mais de 10 milhões de processadores chineses Sunway.
Tianhe-2A
Supercomputador também chamado Milky Way 2A, está localizado no Centro Nacional de Supercomputação (Guangzhou, China) é desenvolvido pela Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa e equipado com processadores Intel Xeon para atingir 61,4 petaflops. Segundo seus operadores, o destino é estabelecer a ordem computacional dos problemas de defesa de natureza governamental.
Frontera
Esta super máquina foi desenvolvida pela Dell e equipada pela Intel. Foi considerado o supercomputador mais rápido do mundo localizado no Texas Advanced Computing Center, University of Texas (EUA). Colabore com três dezenas de equipes científicas em pesquisas relacionadas à física de buracos negros, mecânica quântica, design de drogas ou modelos climáticos. Seus 23,5 petaflops estarão à disposição da comunidade científica, que se beneficiará de seu poder computacional, principalmente nas áreas de astrofísica, ciência dos materiais, energia, genômica e modelagem de desastres naturais.
MareNostrum5: Um supercomputador extraordinário
Nome MareNostrum, tem origem na denominação que os antigos romanos faziam do Mar Mediterrâneo. O Centro de Supercomputação de Barcelona (Centro Nacional de Supercomputação) dá este nome ao supercomputador mais emblemático, que em suas diferentes versões se tornou a máquina mais poderosa da Espanha e no final de sua última versão, MareNoustrum5, se projeta como um dos grandes computadores da União Europeia.
Vamos aprender mais sobre esse gigante da informática. Sua capacidade está projetada para atingir uma potência de 200 petaflops, superando cerca de 17 vezes a versão atual de 13,7 petaflops e 10.000 vezes maior (MareNostrum 4). O termo pré-excalado é usado para designar supercomputadores capazes de ultrapassar a barreira dos 150 petaflops.
É importante destacar o investimento feito pela Espanha, país membro da União Européia, que destina recursos públicos à supercomputação. As administrações governamentais, independentemente de seu viés ideológico, têm dado grande interesse à concepção. desenvolvimento e aplicação dessas técnicas para a solução de grandes problemas nacionais e estrangeiros.
O supercomputador MareNostrum em todas as suas versões tornou-se a pedra angular da investigação científica e tecnológica na União Europeia, sendo este um grande suporte para a supercomputação, não só ao nível da divulgação, mas também no apoio de recursos financeiros.
Assim, quanto mais ferramentas o Centro de Supercomputação de Barcelona oferece, mais grupos de trabalho dedicados à pesquisa são formados em torno dele, com a intenção primordial de promover sua tecnologia de ponta em busca de interesses e resolução de problemas que afetam as sociedades modernas.
MareNostrum não é apenas um grande supercomputador, mas também representa um pólo de atração, concebido para a disponibilidade de uso para a comunidade científica em nível global.
O que o MareNostrum faz é extremamente amplo, constitui um programa de desenvolvimento no design de diferentes protótipos que criaram uma geração de supercomputadores em cada versão uma ferramenta mais poderosa e versátil, não apenas em seu hardware e software, mas também em sua projeção para a sociedade .
Até agora, foram desenvolvidas cinco versões do supercomputador MareNostrum.
MareNostrum 1: Foi concebido graças à sinergia entre o governo espanhol e a empresa IBM através de um acordo para construir um dos supercomputadores mais rápidos da Europa em 2004. Sua capacidade computacional era de 42.35 Teraflops (42.35 trilhões de operações por segundo).
MareNostrum 2: Em novembro de 2006, sua capacidade computacional aumentou, motivada pela grande demanda por projetos científicos. Essa capacidade era de 94.21 Teraflops, o dobro de seu antecessor, e para atingir esse desempenho, o número de processadores foi aumentado de 4.812 para 10.240.
MareNostrum 3: Por meio de uma atualização, o pico de desempenho de 1.1 foi atingido. petaflops em 2012-2013, graças à adição de 48,896 computadores Intel Sandy Bridge em 3,056 nós, incluindo 84 Xeon Phi 5110P em 42 nós, com mais de 115 TB de memória principal e 2 PB de GPFS de armazenamento em disco.
MareNostrum 4: No final de 2017, este gigante começou a operar, atingiu seu pico de desempenho de 13.7 Petaflops, sua capacidade de cálculo foi distribuída em dois blocos completamente diferentes, originando tecnologias de blocos.
A finalidade geral desses blocos continha 46 bandejas de 3.456 nós, cada nó tinha dois chips Intel Xeon Platinum, cada um por sua vez com 24 processadores acumulando um total de 165,888 processadores e uma memória principal de 390 Terabytes. Sua potência de pico atingiu 11.15 Petaflops, em em outras palavras, é capaz de processar mais de onze bilhões de operações por segundo, dez vezes mais que seu antecessor.
O supercomputador mais poderoso: MareNostrum5
Em meados de 2019, a empresa EuroHPC selecionou o Barcelona Supercomputing Center como a entidade que abrigaria o supercomputador com maior capacidade de pré-excalação do continente europeu. S antecipa sua entrada em operação em 31 de dezembro de 2020 e será o supercomputador mais importante para a atenção e solução da diversidade de controvérsias que aguardam as sociedades modernas.
Desta forma podemos entender a importância dos supercomputadores no mundo, uma grande invenção que ainda está crescendo de forma avassaladora. Potências mundiais como EUA, Japão e China lutam por uma competição saudável em favor da humanidade.
Então assista ao vídeo a seguir, para que você possa expandir seus conhecimentos sobre este tema interessante.