TOP 500 - Arquitetura dos supercomputadores Steven Koiti Tsukamoto Dezembro de 2010
Objetivos Os supercomputadores Top 500 A arquitetura
Supercomputadores São máquinas de grande porte, capazes de processar grandes quantidades de informação a uma velocidade bastante elevada.
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
Quanto custa? Quanto custa um supercomputador? (ex: Jaguar Cray XT5)
Quanto custa? Quanto custa um supercomputador? (ex: Jaguar Cray XT5) Aproximadamente: 100 milhões de dólares!
Quanto custa? Quanto custa um supercomputador? (ex: Jaguar Cray XT5) Aproximadamente: 100 milhões de dólares! 250 mil Playstation 3 com Playstation Move!
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
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-1 250 MFLOPS Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA 1984 M-13 2.4 GFLOPS Scientific Research Institute of Computer Complexes, Moscow, USSR 1997 Intel ASCI Red/9152 1.338 TFLOPS DoE-Sandia National Laboratories, New Mexico, USA 2002 NEC Earth Simulator 35.86 TFLOPS Earth Simulator Center, Yokohama, Japan 2007 IBM Blue Gene/L 478.2 TFLOPS DoE/U.S. National Nuclear Security Administration, California, USA 2008 IBM Roadrunner 1.105 PFLOPS DoE-Los Alamos National Laboratory, New Mexico, USA 2009 Cray Jaguar 1.759 PFLOPS DoE-Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA 2010 Tianhe-1A 2.507 PFLOPS National Supercomputing Center, Tianjin, China
Supercomputadores do passado
TOP 500
Países
Áreas de aplicação
Sistemas Operacionais
Processadores
Arquiteturas
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
Interconexão
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.
A arquitetura Tianhe-1A
A arquitetura Tianhe-1A Jaguar - Cray
A arquitetura Tianhe-1A Jaguar Tupã
Tianhe-1A - Mais rápido do mundo (primeiro do ranking Top 500) - velocidade: 2,507 petaflops - 262 Terabytes de memória - Significado do nome: Via Láctea - 103 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): - 14336 processadores Intel Xeon - 5120 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.
Jaguar - Cray XT5-HE
Jaguar Cray XT5-2º lugar no Top 500 - 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)
Tupã - 29º no ranking TOP 500 - 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
FIM Dúvidas?