TOP Arquitetura dos supercomputadores

Transcrição

1 TOP Arquitetura dos supercomputadores Steven Koiti Tsukamoto Dezembro de 2010

2 Objetivos Os supercomputadores Top 500 A arquitetura

3 Supercomputadores São máquinas de grande porte, capazes de processar grandes quantidades de informação a uma velocidade bastante elevada.

4 Supercomputadores São máquinas de grande porte, capazes de processar grandes quantidades de informação a uma velocidade bastante elevada. Principais Características: - Velocidade de processamento PFLOPS quatrilhão de cálculos por segundo - Tamanho Requerem instalações e sistemas de refrigeração especiais - Clientes usuais Grandes centros de pesquisa física quântica, meteorologia, modelagem molecular, simulações físicas - Constante evolução - Preço elevado

5 Quanto custa? Quanto custa um supercomputador? (ex: Jaguar Cray XT5)

6 Quanto custa? Quanto custa um supercomputador? (ex: Jaguar Cray XT5) Aproximadamente: 100 milhões de dólares!

7 Quanto custa? Quanto custa um supercomputador? (ex: Jaguar Cray XT5) Aproximadamente: 100 milhões de dólares! 250 mil Playstation 3 com Playstation Move!

8 Primeiros Supercomputadores - Década de 50 O IBM 704, primeiro capaz de fazer operações de ponto flutuante - Década de 60 Transição das válvulas para os transistores - Década de 70 Supercomputadores Cray, produzidos pela Seymour Cray 1

9 Linha do Tempo Year Supercomputer Peak Speed (Rmax) Location 1938 Zuse Z1 1 OPS Konrad Zuse, Berlin, Germany 1946 UPenn ENIAC 5 kops Department of War Aberdeen Proving Ground, Maryland, USA 1961 IBM 7030 "Stretch" 1.2 MFLOPS AEC-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA 1976 Cray MFLOPS Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA 1984 M GFLOPS Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moscow, USSR 1997 Intel ASCI Red/ TFLOPS DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, USA 2002 NEC Earth Simulator TFLOPS Earth Simulator Center, Yokohama, Japan 2007 IBM Blue Gene/L TFLOPS DoE/U.S. National Nuclear Security Administration, California, USA 2008 IBM Roadrunner PFLOPS DoE-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA 2009 Cray Jaguar PFLOPS DoE-Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA 2010 Tianhe-1A PFLOPS National Supercomputing Center, Tianjin, China

10 Supercomputadores do passado

11 TOP 500

12 Países

13 Áreas de aplicação

14 Sistemas Operacionais

15 Processadores

16 Arquiteturas

17 Arquiteturas SMP (Symmetric Multiprocessors): - processadores comerciais - memória compartilhada - utiliza amplamente memória cache - processadores têm igual acesso ao barramento e à memória compartilhada - são mais fáceis de programar que por troca de mensagem - mas a desvantagem é o uso do barramento de interconexão, Reduz a escalabilidade, limitado a 64 processadores MPP (Massively Parallel Processo): - multicomputadores NORMA (No Remote Memory Access) - grade número de processadores - conectado por uma rede de alta velocidade - programação mais difícil que por memória compartilhada Cluster (Aglomerados): - muitas vezes constituído de computadores convencionais - ligados em rede e comunicam-se através do sistema - sistema distribuído

18 Interconexão

19 Interconexão Gigabit Ethernet: - ótima opção para redes de telecomunicação de alta velocidade - migração das tecnologias Ethernet e Fast Ethernet para a tecnologia Gigabit Ethernet não exige grande investimento - Gigabit Ethernet (125 MB/s) e 10 Gigabit Ethernet (1.25 GB/s) InfiniBand: - barramento serial 2.5 Gigabit (312 MB/s) - comunicação é bidirecional, totalizando 625 MB/s - pode-se aumentara largura do barramento, permitindo Links de até 3.75 GB/s.

20 A arquitetura Tianhe-1A

21 A arquitetura Tianhe-1A Jaguar - Cray

22 A arquitetura Tianhe-1A Jaguar Tupã

23 Tianhe-1A - Mais rápido do mundo (primeiro do ranking Top 500) - velocidade: 2,507 petaflops Terabytes de memória - Significado do nome: Via Láctea gabinetes (cada um pesa 155 toneladas) - Utilizado para o processamento de dados sísmicos, exploração de petróleo, pesquisas médicas, projeto de novos aviões É um supercomputador híbrido: Construído com uma mistura de processadores (CPUs) e processadores gráficos (GPUs): processadores Intel Xeon GPUs Nvidia Tesla Se fosse construído com CPUs, seriam necessário 50 mil processadores. Consumiria 12 megawatts de potência. O supercomputador chinês consome apenas 4 megawatts.

24 Jaguar - Cray XT5-HE

25 Jaguar Cray XT5-2º lugar no Top História do supercomputador: 2005 XT3 25-TeraFLOPS 2008 XT4 263-TeraFLOPS 2008 XT5 1.4-PetaFLOPS 2009 XT4 e XT5 combinados em um único sistema - 84 gabinetes quad-core XT4 e 200 gabinetes XT5-8Gb de memória por nó (XT4) - 16GB de memória por nó (XT5)

26 Tupã - 29º no ranking TOP mais poderoso do hemisfério sul - do INPE (Instituto de Pesquisas Espaciais) - velocidade máxima de 258 TeraFLOPS - terceiro mais poderoso entre os supercomputadores dedicados à previsão numérica operacional de tempo e de clima sazonal. - poderá gerar previsões mais confiáveis, detalhamento de 5km na América do Sul e 20km para o mundo - adquirido por R$ 50 milhões

27 FIM Dúvidas?