Alberto Perojo Parás

Supercomputadores

Supercomputadora o Superordenador es una computadora con capacidades de cálculo muy superiores a las comúnmente disponibles de las máquinas de escritorio de la misma época en que fue construida.

Hoy en día el diseño de Supercomputadoras se sustenta en 4 importantes tecnologías:

• La tecnología de registros vectoriales, creada por Cray, considerado el padre de la Supercomputación, quien inventó y patentó diversas tecnologías que condujeron a la creación de máquinas de computación ultra-rápidas. Esta tecnología permite la ejecución de innumerables operaciones aritméticas en paralelo.

• El sistema conocido como M.P.P. por las siglas de Massively Parallel Processors o Procesadores Masivamente Paralelos, que consiste en la utilización de cientos y a veces miles de microprocesadores estrechamente coordinados.

• La tecnología de computación distribuida: los clusters de computadoras de uso general y relativo bajo costo, interconectados por redes locales de baja latencia y el gran ancho de banda.

• Cuasi-Supercómputo: Recientemente, con la popularización de Internet, han surgido proyectos de computación distribuida en los que software especiales aprovechan el tiempo ocioso de miles de ordenadores personales para realizar grandes tareas por un bajo costo. A diferencia de las tres últimas categorías, el software que corre en estas plataformas debe ser capaz de dividir las tareas en bloques de cálculo independientes que no se ensamblaran ni comunicarán por varias horas. En esta categoría destacan BOINC y Folding@home.

Por su alto costo, el uso de superordenadores verdaderos está limitado a organismos gubernamentales, militares y grandes centros de investigación, en donde tienen aplicaciones científicas, como en la simulación de procesos naturales (previsión del tiempo, análisis de cambios climáticos, entre otros procesos), modelaje molecular, simulaciones físicas como túneles de viento, criptoanálisis, etc.

Este tipo de máquinas generalmente tiene su arquitectura proyectada y optimizada enteramente con la aplicación final en mente.

Una supercomputadora es un tipo de computadora muy potente y rápida, diseñada para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y dedicada a una tarea específica.

Por eso son las más caras, su precio alcanza los 20 millones de euros o más (30 millones de dólares); y cuentan con un control de temperatura especial, para disipar el calor que algunos componentes llegan a alcanzar.

Solo países como EEUU y Japón, han presentado supercomputadoras de un petaflops,1000 Teraflops, China ha presentado supercomputadora de más de 10 Teraflops, India y Francia también intentan alcanzar el teraflops.

Científicos estadounidenses mostraron el 9 de junio de 2008 la computadora más rápida del mundo, capaz de realizar 1,000 billones de cálculos por segundo, y cuyo propósito central será trabajar con armas nucleares. Para dar una idea de la velocidad de la supercomputadora, expertos de IBM señalaron que si cada uno de los 6,000 millones de habitantes del planeta usaran una computadora personal y trabajaran 24 horas por día, tardarian 46 años en hacer lo que Roadrunner hace en un solo día.

La supercomputadora, que costó $100 millones, fue diseñada por ingenieros del Laboratorio Nacional de Los Alamos y por IBM Corporation. Una de las tareas de la computadora, bautizada Roadrunner (Correcaminos) consistirá en simular explosiones atómicas. Roadrunner es dos veces más rápida que el sistema Blue Gene de IBM en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, la cual, a su vez, es tres veces más rápida que cualquier otra supercomputadora del mundo, según IBM. De acuerdo con Thomas D'Agostino, presidente de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear, que supervisa la investigación de armas atómicas y mantiene el arsenal nuclear de Estados Unidos, "La computadora es un demonio de la velocidad. Nos permite resolver problemas tremendos”.

Pero los funcionarios aseguraron que la supercomputadora podría ser aplicada en tareas civiles, como ingeniería, medicina y ciencia. Eso incluye el desarrollo de biocombustibles y el diseño de vehículos que gasten menos combustible. Ingenieros de IBM y del laboratorio de Los Alamos 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, la supercomputadora Roadrunner difícilmente pueda asemejarse a un videojuego. El sistema de interconexión ocupa 557 metros cuadrados (6,000 pies cuadrados) de espacio. Cuenta con 91,7 kilómetros (57 millas) de fibra óptica y pesa 226.800 kilos (medio millón de libras). La supercomputadora está en el laboratorio de investigaciones de IBM en Poughkeepsie, Nueva York y será trasladada en julio del 2008 al Laboratorio Nacional Los Alamos, en Nuevo México.

Características

Las principales son:

• Velocidad de Proceso: Miles de millones de instrucciones de punto 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 Phi, desarrollar cálculos de problemas físicos dejando un bajo margen de error, etc.

• Parques instalados: Menos de un millar en todo el mundo.

• Costo: Hasta decenas de millones de euros cada una.

Supercomputadores en España

La Red Española de Supercomputación, creada por el Ministerio de Educación y Ciencia, es un conjunto de supercomputadores distribuidos en la geografía española que cubren la necesidades de cómputo necesaria para el avance científico.

En la actualidad, la red se compone de siete supercomputadores y está coordinada por el BSC.

• MareNostrum en el BSC (Barcelona).

• Magerit en el CeSViMa (Universidad Politécnica de Madrid, Madrid).

• Altamira en el IFCA (Universidad de Cantabria, Cantabria).

• LaPalma en el Instituto de Astrofísica de Canarias

• Picasso en la Universidad de Málaga

• Tirant en la Universidad de Valencia

• CaesarAugusta en el BIFI (Universidad de Zaragoza).

Cabe destacar el MareNostrum ya que es el ordenador más potente de España, actualmente (lista de Junio 2008) ocupa el puesto nº26 en el TOP500. Su mejor puesto es el quinto, alcanzado en noviembre de 2006.

Se puso en marcha el 12 de abril de 2005 presentado por la empresa IBM y por la ministra española de Educación y Ciencia María Jesús San Segundo. Desde entonces se utiliza en la investigación del genoma humano, la estructura de las proteínas y en el diseño de nuevos medicamentos, entre otros. Su uso está disponible para la comunidad científica nacional e internacional, controlada por un comité de asignación que asigna tiempo de cómputo en función de la valía de los proyectos a realizar.

Mare Nostrum proviene del nombre ('mar nuestro') en latín que los romanos usaban para nombrar al mar Mediterráneo. Fue elegido no sólo por el lugar sino también para representar la gran potencia de este recurso informático.

Arquitectura

MareNostrum utiliza nodos BladeCenter JS21 con procesadores duales IBM PowerPC 970FX de 64 bits a una velocidad de reloj de 2.2 GHz. El superordenador cuenta con una capacidad de cálculo de 62,63 teraflops con picos de 94,208 teraflops.

El sistema cuenta con 20 terabytes de memoria central y 280 terabytes de disco.

Los nodos del ordenador se comunican entre sí a través de una red Myrinet de gran ancho de banda y baja latencia.

MareNostrum fue construido en dos meses en el Centro Técnico de IBM en San Fernando de Henares (Madrid). Tras realizar las pruebas y ejecutar el test LINPACK fue transladado al Campus Nord de la Universidad Politécnica de Cataluña. Ocupa una instalación de 180 m² y pesa 40.000 kg.

Altamira (UC)

Otro supercomputador que no puedo dejar sin comentar es el conocido como Altamira, situado en la Universidad de Cantabria (IFCA).

Fue inaugurado en el año 2006 y entró en fase de pruebas en el Verano de 2007. Su mejor puesto en el TOP500 fue el nº 412 aunque ahora está mas alla del 500.

Su arquitectura y configuración:

• Arquitectura: PPC64 (IBM PowerPC 970) • Compuesto por: nodos JS20 de IBM (utilizados en el MareNostrum original)• Procesadores: 512 • Memoria: 1024 GB • Potencia: 2994.04 GFlops • Sistema operativo: SUSE