Supercomputadoras

La supercomputadora Columbia de la NASA con procesadores Intel Itanium 2 de 20 × 512.
Unidad de procesamiento lógico de la computadora Cray-1 .

Como las supercomputadoras (incluidas las llamadas computadoras de alto rendimiento o supercomputadoras ) son especialmente rápidas para su tiempo llamadas computadoras . Es irrelevante en qué tipo de construcción se basa la computadora, siempre que sea una computadora de uso universal. Una característica típica de una supercomputadora moderna es su gran cantidad de procesadores que pueden acceder a dispositivos periféricos compartidos y a una memoria principal parcialmente compartida . Las supercomputadoras se utilizan a menudo para simulaciones por computadora en el campo de la computación de alto rendimiento .

Las supercomputadoras juegan un papel fundamental en la informática científica y se utilizan en diversas disciplinas, como simulaciones en el campo de la mecánica cuántica , predicciones meteorológicas , climatología , descubrimiento de depósitos de petróleo y gas, dinámica molecular, macromoléculas biológicas, cosmología , astrofísica , investigación de fusión , investigación de pruebas de armas nucleares para criptoanálisis .

En Alemania, las supercomputadoras se pueden encontrar principalmente en universidades e instituciones de investigación como los Institutos Max Planck . Debido a sus posibles usos, están sujetos a las leyes de control de exportación de armas alemanas .

Historia y estructura

El Cray-1 en el Deutsches Museum de Múnich

En la historia del desarrollo de las computadoras, las supercomputadoras se separaron de las computadoras científicas y los mainframes en la década de 1960 . Mientras que los mainframes se optimizaron para una alta confiabilidad, las supercomputadoras se optimizaron para una alta potencia informática. La primera supercomputadora Cray-1 instalada oficialmente logró 130 MegaFLOPS en 1976 .

Originalmente, la potencia de cálculo sobresaliente se logró aprovechando al máximo la tecnología disponible eligiendo construcciones que eran demasiado caras para la producción en serie más grande (por ejemplo, refrigeración líquida, componentes y materiales exóticos, diseño compacto para trayectos de señal cortos); la cantidad de procesadores fue una pequeña cantidad bastante mayor. Desde hace algún tiempo, los denominados clústeres se han ido estableciendo en los que un gran número de ordenadores individuales (en su mayoría económicos) están conectados en red para formar un ordenador grande. En comparación con una computadora vectorial , los nodos de un clúster tienen sus propios periféricos y solo su propia memoria principal local . Los clústeres utilizan componentes estándar, por lo que inicialmente ofrecen ventajas de costo sobre las computadoras vectoriales. Sin embargo, requieren mucho más esfuerzo de programación. Debe tenerse en cuenta si los programas utilizados son adecuados para distribuirse entre muchos procesadores.

Procesadores utilizados por las supercomputadoras Top500 (no actualizados).

Las computadoras modernas de alto rendimiento son principalmente computadoras paralelas . Consisten en una gran cantidad de computadoras conectadas en red entre sí. Además, cada computadora suele tener varios procesadores principales (CPU). Los mismos programas no pueden ejecutarse sin modificaciones en una supercomputadora que en una computadora ordinaria, sino programas especialmente coordinados que mantienen los procesadores individuales funcionando en paralelo. Las supercomputadoras son (como todas las computadoras disponibles comercialmente en el segmento de precios más bajos en la actualidad) computadoras vectoriales. Las arquitecturas estándar del campo de las computadoras personales y los servidores , como x86-64 de Intel (Xeon) y AMD (Epyc), son ahora dominantes . Se diferencian sólo levemente del hardware ordinario de una computadora personal. Pero todavía hay hardware especial como IBM BlueGene / Q y Sparc64.

En las supercomputadoras, las conexiones entre computadoras individuales se implementan mediante redes especiales de alto rendimiento; InfiniBand , entre otras cosas, está muy extendida . Las computadoras a menudo están equipadas con tarjetas aceleradoras, como tarjetas gráficas o Intel Xeon Phi . Las tarjetas gráficas son adecuadas para su uso en computación de alto rendimiento porque representan excelentes unidades aritméticas vectoriales y resuelven eficientemente problemas de álgebra lineal . La tecnología asociada se denomina Computación de propósito general en unidad de procesamiento de gráficos (GPGPU).

Para los clústeres, los ordenadores individuales a menudo son nodos (en inglés nodos ) llamadas y configurado de forma centralizada por herramientas Clustermanagament y monitoreado.

Sistema operativo y programación

Sistemas operativos de las supercomputadoras Top500. Linux (verde) reemplazó a los sistemas operativos Unix anteriormente dominantes (tonos azul claro) en la década de 2000

Si bien varias variantes de Unix todavía estaban muy extendidas en las supercomputadoras en la década de 1990, el software libre Linux se estableció como el sistema operativo en la década de 2000 . La lista TOP500 de los sistemas informáticos más rápidos (a junio de 2012) enumera un total de 462 sistemas operados exclusivamente bajo Linux y 11 sistemas parcialmente (CNK / SLES 9) operados bajo Linux. Esto significa que el 92,4% de los sistemas se ejecutan completamente bajo Linux. Casi todos los demás sistemas funcionan con Unix o sistemas similares a Unix. El mayor competidor en el área de escritorio, Windows , apenas juega un papel en el área de computadoras de alto rendimiento (0.4%).

Los lenguajes de programación utilizados para programar programas son principalmente Fortran y C o C ++ . Para generar código lo más rápido posible, se suelen utilizar compiladores de fabricantes de supercomputadoras (como CRAY o Intel). Los programas de Computación de alto rendimiento (HPC) generalmente se dividen en dos categorías:

  • Paralelización de memoria compartida , generalmente localmente en un solo nodo. Las interfaces como OpenMP o TBB son comunes para este propósito . Un solo proceso de sistema operativo generalmente usa todos los núcleos de CPU o CPU disponibles.
  • Paralelización de memoria distribuida: un proceso del sistema operativo se ejecuta en un núcleo y tiene que intercambiar mensajes con otros procesos para la resolución conjunta de problemas ( paso de mensajes ). Esto va dentro del nodo o cruza los límites del nodo. La interfaz de paso de mensajes es el estándar predeterminado para programar este tipo de programa.

En la práctica, a menudo se encuentra una combinación de ambas técnicas de paralelización, que a menudo se denomina paralelización híbrida . Es popular porque los programas a menudo no se escalan lo suficientemente bien como para usar todos los núcleos de una supercomputadora con el paso de mensajes puro .

Si las supercomputadoras están equipadas con tarjetas aceleradoras (tarjetas gráficas o tarjetas aritméticas), la programación se descompone nuevamente en la de la computadora host y la de la tarjeta aceleradora. OpenCL y CUDA son dos interfaces que permiten la programación de dichos componentes.

Como regla general, los equipos de alto rendimiento no son utilizados por un solo usuario o programa. En su lugar, se utilizan planificadores de trabajos como Simple Linux Utility for Resource Management (SLURM) o LoadLeveler de IBM para permitir que una gran cantidad de usuarios utilicen partes de la supercomputadora durante un breve período de tiempo. La asignación tiene lugar exclusivamente a nivel de asignación de nodo o asignación de procesador. El tiempo de procesador utilizado se mide en unidades como horas de CPU o horas de nodo y se factura si es necesario.

Uso previsto

Los costos de producción de una supercomputadora del TOP10 se encuentran actualmente en la cantidad alta de dos dígitos, a menudo ya en millones de euros de tres dígitos.

Las supercomputadoras actuales se utilizan principalmente con fines de simulación . Cuanto más realista se vuelve una simulación de relaciones complejas, generalmente se requiere más potencia de cálculo. Una ventaja de las supercomputadoras es que pueden tener en cuenta cada vez más interdependencias gracias a su potencia informática extremadamente rápida y, por tanto, grande . Esto permite la inclusión de condiciones secundarias o de contorno de mayor alcance, a menudo discretas, para la simulación real y, por lo tanto, garantiza un resultado general cada vez más significativo.

Las principales áreas de aplicación actuales de las supercomputadoras que se ofrecen incluyen biología , química , geología , aviación y aeroespacial , medicina , meteorología , investigación climática , militar y física .

En el campo militar, las supercomputadoras tienen, por ejemplo, B. permite el desarrollo de nuevas bombas atómicas a través de la simulación, sin datos de apoyo a través de más pruebas de bombas atómicas subterráneas. Las áreas se caracterizan por ser sistemas o subsistemas muy complejos y en gran parte vinculados entre sí. Los cambios en un subsistema suelen tener efectos más o menos fuertes en los sistemas vecinos o conectados. El uso de supercomputadoras hace que sea cada vez más fácil considerar o incluso predecir muchas de esas consecuencias, lo que significa que se pueden tomar contramedidas con mucha anticipación. Esto se aplica p. Ej. B. en simulaciones de cambio climático , la predicción de terremotos o erupciones volcánicas así como en medicina con la simulación de nuevas sustancias activas en el organismo . Tales simulaciones son lógicamente, completamente independientes de la potencia de cálculo, solo tan precisas como los parámetros o modelos programados permiten el cálculo. Las enormes sumas de inversión en el aumento constante de FLOPS y, por lo tanto, el desarrollo de supercomputadoras cada vez más rápidas se justifican principalmente con los beneficios y la posible “ventaja del conocimiento” para la humanidad, menos con los aspectos de progreso técnico general.

Situación en Alemania

Ubicaciones de supercomputadoras TOP500 por país (Alemania, Suiza, Austria) en comparación con las 3 mejores del mundo. (A junio de 2013) - Actualmente (junio de 2017), la tercera computadora más rápida está en Suiza por primera vez.

La informática científica de alto rendimiento está organizada en Alemania por el Centro Gauss de Supercomputación (GCS), que es miembro de la Asociación Europea para la Computación Avanzada en Europa (PRACE). La mayoría de los 16 estados federales alemanes mantienen asociaciones estatales de alta informática para organizar el uso de sus ordenadores de alto rendimiento. En el mundo científico, una cuota de horas de CPU se suele anunciar y distribuir entre los solicitantes.

Supercomputadoras seleccionadas

Supercomputadoras actuales

Las supercomputadoras más rápidas en términos de rendimiento ahora se enumeran cada seis meses en la lista TOP500 . El punto de referencia LINPACK sirve como base para la evaluación. Las supercomputadoras más rápidas según la eficiencia energética o MFLOPS / W están en la lista Green500 desde noviembre de 2007. Lenovo instaló la mayor parte (117) de las 500 computadoras más potentes del mundo en 2018 .

Esta lista Green500 de noviembre de 2014 muestra eficiencias promedio país por país de 1895 MFLOPS / W (Italia) hasta 168 MFLOPS / W (Malasia).

Supercomputadoras actuales seleccionadas (en todo el mundo)

A junio de 2017 (¿2016?). Sin embargo, agregó Piz Daint, Suiza.

Apellido Localización Tera FLOPS configuración Requerimientos energéticos objetivo
Fugaku Centro RIKEN de Ciencias Computacionales , Kobe , ( Japón ) 415.530,00 152.064 A64FX (48 núcleos, 2.2 GHz), 4.64 PB RAM 15.000 kW Aplicaciones científicas
Cumbre Laboratorio Nacional Oak Ridge ( Tennessee , EE . UU. ) 122,300.00 actualizado a 148,600.00 9.216 CPU POWER9 (22 núcleos, 3,1 GHz), 27.648 GPU Nvidia Tesla V100 10.096 kW Cálculos físicos
Sunway TaihuLight Centro Nacional de Supercomputación, Wuxi , Jiangsu 93.014,60 40960 Sunway SW26010 (260 núcleos, 1,45 GHz), 1,31 PB RAM, 40 bastidores de servidor con 4 x 256 nodos cada uno, un total de 10,649,600 núcleos 15.370 kW Aplicaciones científicas y comerciales
Sierra Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ( California , EE. UU.) 71.600,00 IBM Power9 (22 núcleos, 3,1 GHz) 1,5 PB de RAM 7.438 kW cálculos físicos (por ejemplo, simulación de pruebas de armas nucleares)
Tianhe-2 Universidad Nacional de Tecnología de Defensa, Changsha , China
ubicación final: Centro Nacional de Supercomputación ( Guangzhou , República Popular de China )
33,862.70 actualizado a 61,400.00 32000 Intel CPUs E5-2692 Xeon (Ivy Bridge, 12 núcleos, 2,2 GHz) + 48.000 Intel Xeon Phi 31S1P co-procesadores (57 núcleos, 1,1 GHz), 1,4 PB RAM 17.808 kW Cálculos químicos y físicos (por ejemplo, estudios de desarrollo petrolero y aeronáutico)
Halcón Centro de Computación de Alto Rendimiento de Stuttgart ( Alemania ) 26.000,00 11,264 AMD EPYC 7742 (64 núcleos, 2,25 GHz), 1,44 PB RAM 3500 kW Aplicaciones científicas y comerciales
Piz Daint Centro Nacional de Supercomputación de Suiza (CSCS) ( Suiza ) 21.230,00 Cray XC50, Xeon E5-2690v3 12C 2.6 GHz, interconexión Aries, NVIDIA Tesla P100, Cray Inc. (361,760 núcleos) 2,384 kW aplicaciones científicas y comerciales
titanio Laboratorio Nacional Oak Ridge ( Tennessee , EE . UU. ) 17.590,00 Cray XK7, 18,688 CPU AMD Opteron 6274 (16 núcleos, 2,20 GHz) + 18,688 GPGPU Nvidia Tesla K20, 693,5 TB de RAM 8,209 kW Cálculos físicos
Secoya Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ( California , EE . UU. ) 17.173,20 IBM BlueGene / Q, 98.304 procesadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz), 1,6 PB RAM 7.890 kW Simulación de ensayos de armas nucleares
K computadora Instituto Avanzado de Ciencias Computacionales ( Japón ) 10.510,00 88,128 SPARC64 -VIII procesadores de 8 núcleos (2,00 GHz), 1,377 TB RAM 12.660 kW Cálculos químicos y físicos
Mira Laboratorio Nacional Argonne ( Illinois , EE . UU. ) 8.586,6 IBM BlueGene / Q, 49152 procesadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz) 3.945 kW Desarrollo de nuevas fuentes de energía, tecnologías y materiales, bioinformática.
JUQUEEN Centro de investigación de Jülich ( Alemania ) 5.008,9 IBM BlueGene / Q, 28672 procesadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz), 448 TB de RAM 2.301 kW Ciencia de materiales, química teórica, física de partículas elementales, medio ambiente, astrofísica
Fase 1 - Cray XC30 Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Medio Plazo ( Reading , Inglaterra ) 3.593,00 7.010 Intel E5-2697v2 "Ivy Bridge" (12 núcleos, 2,7 GHz)
SuperMUC IBM Leibniz Computing Center (LRZ) ( Garching cerca de Munich , Alemania ) 2.897,00 18432 Xeon CPUs E5-2680 (8 núcleos, 2,7 GHz) + 820 Xeon E7-4870 CPUs (10 núcleos, 2,4 GHz), la memoria RAM 340 TB 3.423 kW Cosmología sobre la formación del universo, sismología / predicción de terremotos y mucho más.
Estampida Centro de Computación Avanzada de Texas ( Texas , EE . UU. ) 5.168,10 CPU Xeon E5-2680 (8 núcleos, 2,7 GHz) + CPU Xeon E7-4870, 185 TB de RAM 4.510 kW Químicos y físicos, biológicos (por ejemplo, análisis de la estructura de proteínas), geológicos (por ejemplo, pronóstico de terremotos), cálculos médicos (por ejemplo, crecimiento del cáncer)
Tianhe-1A Centro Nacional de Supercomputación ( Tianjin , República Popular de China ) 2.266,00 14.336 CPU Intel Xeon X5670 de 6 núcleos (2,93 GHz) + 7.168 GPGPU Nvidia Tesla M2050 , 224 TB de RAM 4.040 kW Cálculos químicos y físicos (por ejemplo, estudios de desarrollo petrolero y aeronáutico)
Nebulosas del amanecer Centro Nacional de Supercomputación ( Shenzhen , República Popular de China ) 1.271,00 Sistema híbrido de 55,680 procesadores Intel Xeon (2,66 GHz) + 64,960 Nvidia Tesla GPGPU (1,15 GHz), 224 TB de RAM 2.580 kW Meteorología, finanzas y otros
IBM Roadrunner Laboratorio Nacional de Los Alamos ( Nuevo México , EE . UU. ) 1.105,00 6000 procesadores AMD de doble núcleo (3,2 GHz), 13000 procesadores IBM Cell (1,8 GHz), 103 TB de RAM 4.040 kW Simulaciones físicas (por ejemplo, simulaciones de armas nucleares)
N. n. Universidad de Bielefeld ( Alemania ) 529,70 208x Nvidia Tesla M2075-GPGPUs + 192x Nvidia GTX-580-GPUs + 152x CPUs Intel Xeon 5600 de cuatro núcleos duales, 9.1 TB RAM Facultad de Física: Simulaciones numéricas, cálculos físicos
SGI Altix NASA ( EE . UU. ) 487,00 51.200 Xeon de 4 núcleos, 3 GHz, 274,5 TB de RAM 3.897 kW Exploración espacial
BlueGene / L Laboratorio Nacional Lawrence Livermore Livermore ( EE . UU. ) 478.20 212.992 procesadores PowerPC 440 de 700 MHz, 73.728 GB de RAM 924 kW Simulaciones fisicas
Gene Watson azul IBM Thomas J. Watson Research Center ( EE . UU. ) 91,29 40,960 procesadores PowerPC 440, 10,240 GB de RAM 448 kW Departamento de investigación de IBM, pero también aplicaciones científicas y empresariales
ASC púrpura Laboratorio Nacional Lawrence Livermore Livermore ( EE . UU. ) 75,76 12,208 CPU Power5 , 48,832 GB de RAM 7.500 kW Simulaciones físicas (por ejemplo, simulaciones de armas nucleares)
MareNostrum Universitat Politècnica de Catalunya ( España ) 63,8 10240 PowerPC 970MP 2,3 GHz, 20,4 TB de RAM 1.015 kW Investigación genética y climática, farmacia
Columbia Centro de Investigación Ames de la NASA ( Silicon Valley , California , EE . UU. ) 51,87 10.160 procesadores Intel Itanium 2 (núcleo Madison), 9 TB de RAM Modelado climático, simulaciones astrofísicas

Supercomputadoras actuales seleccionadas (en toda Alemania)

Apellido Localización Tera FLOPS (pico) configuración TB de RAM Requerimientos energéticos objetivo
Halcón Centro de Computación de Alto Rendimiento de Stuttgart ( Alemania ) 26.000,00 11,264 AMD EPYC 7742 (64 núcleos, 2,25 GHz), 1,44 PB RAM 1440 3500 kW Aplicaciones científicas y comerciales
JOYAS centro de investigación Julich 9.891,07 2511 nodos con 4 Intel Xeon Platinum 8168 duales cada uno (con 24 núcleos cada uno, 2,70 GHz), 64 nodos con 6 Intel Xeon Gold 6148 duales cada uno (con 20 núcleos cada uno, 2,40 GHz) 258 1.361 kW
JUQUEEN Centro de investigación de Jülich ( Alemania ) 5.900,00 IBM BlueGene / Q, 28672 procesadores Power BQC (16 núcleos, 1,60 GHz) 448 2.301 kW Ciencia de materiales, química teórica, física de partículas elementales, medio ambiente, astrofísica
SuperMUC IBM Leibniz Computing Center (LRZ) ( Garching cerca de Munich , Alemania ) 2.897,00 18432 Xeon CPUs E5-2680 (8 núcleos, 2,7 GHz), 820 Xeon E7-4870 CPUs (10 núcleos, 2,4 GHz) 340 3.423 kW Cosmología sobre la formación del universo, sismología y predicción de terremotos.
HLRN-III (Cray XC40) Zuse Institute Berlin , centro regional de computación para Baja Sajonia 2.685,60 42,624 núcleos Intel Xeon Haswell a 2,5 GHz e IvyBridge a 2,4 GHz 222 500 - 1.000 kW Física, química, investigación ambiental y marina, ingeniería
HRSK-II Centro de Servicios de Información y Computación de Alto Rendimiento , TU Dresden 1,600.00 43,866 núcleos de CPU, CPU Intel Haswell EP (Xeon E5 2680v3), 216 GPU Nvidia Tesla 130 Aplicaciones científicas
HLRE-3 "Mistral" Centro Alemán de Computación Climática de Hamburgo 1.400,00 1.550 nodos con 2 CPU Intel Haswell EP (Xeon E5-2680v3) (12 núcleos a 2,5 GHz), 1750 nodos con 2 CPU Intel Broadwell EP (Xeon E5-2695V4) (18 núcleos a 2,1 GHz), 100.000 núcleos, disco duro 54 PB Lustre sistema, 21 nodos de visualización (2 GPU Nvidia Tesla K80) o (2 Nvidia GeForce GTX 9xx) 120 Modelado climático
Cray XC40 Servicio Meteorológico Alemán (Offenbach) 1.100,00 Red Cray Aries; 1952 CPU Intel Xeon E5-2680v3 / E5-2695v4 122 407 kW Previsión meteorológica numérica y simulaciones climáticas
Computadora de alto rendimiento Lichtenberg Universidad Tecnológica de Darmstadt 951,34 Fase 1: 704 nodos con 2 Intel Xeon (8 núcleos), 4 nodos con 8 Intel Xeon (8 núcleos), 70 nodos con 2 Intel Xeon.

Fase 2: 596 nodos con 2 Intel Xeon (12 núcleos), 4 nodos con 4 Intel Xeon (15 núcleos), 32 nodos con 2 Intel Xeon.

76 Aplicaciones científicas
CARL y EDDY Universidad Carl von Ossietzky de Oldenburg 457,2 Lenovo NeXtScale nx360M5, 12,960 núcleos (Intel Xeon E5-2650v4 12C 2.2 GHz), Infiniband FDR 80 180 kilovatios Química teórica, investigación en energía eólica, física teórica, investigación en neurociencia y audición, investigación marina, biodiversidad e informática.
Mogon Universidad Johannes Gutenberg Mainz 283,90 33,792 Opteron 6272 84 467 kW Ciencias naturales, física, matemáticas, biología, medicina
OCULUS Centro Paderborn de Computación Paralela , Universidad de Paderborn 200,00 614 nodos Intel E5-2670 dual (9856 núcleos) y 64 GB de RAM 45 Ingeniería, ciencias naturales
HLRE 2 Centro Alemán de Computación Climática de Hamburgo 144,00 8064 CPU IBM Power6 de doble núcleo, disco de 6 petabytes Vigésimo Modelado climático
MPI complejo 2 RWTH Aquisgrán 103,60 176 nodos con un total de 1.408 procesadores Intel Xeon 2.3 GHz de 8 núcleos 22 Aplicaciones científicas
HPC-FF centro de investigación Julich 101,00 Procesadores 2160 Intel Core i7 (Nehalem-EP) de 4 núcleos, 2,93 GHz 24 Investigación europea sobre la fusión
HLRB II LRZ Garching 56,52 9728 CPU Intel Itanium 2 de 1,6 GHz (Montecito Dual Core) 39 Investigación en ciencias naturales, astrofísica y materiales
ClusterVision HPC Universidad Tecnológica Bergakademie Freiburg 22,61 1728 núcleos Intel Xeon X5670 (2,93 GHz) + 280 núcleos AMD Opteron 6276, (2,3 GHz) 0,5 Ingeniería, química cuántica, mecánica de fluidos, geofísica
Clúster CHiC ( IBM x3455 ) Universidad Tecnológica de Chemnitz 8.21 2152 núcleos de 1076 AMD Opteron 2218 de doble núcleo de 64 bits (2,6 GHz) Modelado y simulaciones numéricas

Supercomputadoras actuales seleccionadas (DACH excluyendo Alemania)

Los 3 ordenadores más rápidos de Suiza y Austria. Datos de las entradas de la lista Top500 2017 Pos. 3, 82, 265, 330, 346, 385. No hay ninguna de Liechtenstein en la lista de las 500 supercomputadoras más rápidas del mundo. (A junio de 2017)

Apellido Localización Tera FLOPS (pico) configuración TB de RAM Requerimientos energéticos objetivo
Piz Daint (actualización 2016/2017, a junio de 2017) Centro Nacional de Supercomputación de Suiza (CSCS) ( Suiza ) 19.590,00 Cray XC50, Xeon E5-2690v3 12C 2.6 GHz, interconexión Aries, NVIDIA Tesla P100, Cray Inc. (361,760 núcleos) 2.272 kW
Piz Daint Multicore (a junio de 2017) Centro Nacional de Supercomputación de Suiza (CSCS) ( Suiza ) 1.410,70 Cray XC40, Xeon E5-2695v4 18C 2,1 GHz, interconexión Aries, Cray Inc. (44,928 núcleos) 519 kW
EPFL Blue Brain IV (a junio de 2017) Centro Nacional de Supercomputación de Suiza (CSCS) ( Suiza ) 715.60 BlueGene / Q, Power BQC 16C 1.600GHz, Interconexión personalizada; IBM (65.536 núcleos) 329 kilovatios
VSC-3 (a junio de 2017) Grupo Científico de Viena ( Viena , Austria ) 596,00 Servidor de hoja de aceite, Intel Xeon E5-2650v2 8C 2.6 GHz, Intel TrueScale Infiniband; ClusterVision (32,768 núcleos) 450 kilovatios
Plataforma de clúster DL360 (a junio de 2017) Empresa de alojamiento ( Austria ) 572.60 Plataforma de clúster DL360, Xeon E5-2673v4 20C 2,3 GHz, 10G Ethernet; HPE (26,880 núcleos) 529 kW
Plataforma de clúster DL360 (a junio de 2017) Empresa de alojamiento ( Austria ) 527.20 Plataforma de clúster DL360, Xeon E5-2673v3 12C 2,4 GHz, Ethernet 10G; HPE (20,352 núcleos) 678 kW

El más rápido de su tiempo en la historia

La siguiente tabla (a junio de 2017) enumera algunas de las supercomputadoras más rápidas de su tiempo:

año Supercomputadoras Velocidad máxima
hasta 1959 en operaciones por segundo (OPS)
desde 1960 en FLOPS
localización
1906 Motor analítico Babbage , Molino 0,3 RW Munro , Woodford Green , Essex , Inglaterra
1928 IBM 301 1,7 diferentes lugares del mundo
1931 Pestaña Diferencia de IBM Columbia 2.5 Universidad de Colombia
1940 Zuse Z2 3,0 Berlín , alemania
1941 Zuse Z3 5.3 Berlín , alemania
1942 Computadora Atanasoff-Berry (ABC) 30,0 Universidad Estatal de Iowa , Ames (Iowa) , EE. UU.
TRE Heath Robinson 200,0 Bletchley Park , Milton Keynes , Inglaterra
1,000.0 corresponde a 1 kilo de OPS
1943 Coloso de flores 5,000.0 Bletchley Park , Milton Keynes , Inglaterra
1946 UPenn ENIAC
(antes de las modificaciones de 1948+)
50.000,0 Campo de pruebas de Aberdeen , Maryland , EE . UU.
1954 IBM NORC 67.000,0 Campo de pruebas naval de Estados Unidos , Dahlgren , Virginia , EE.
1956 CON TX-0 83.000,0 Instituto de Tecnología de Massachusetts , Lexington , Massachusetts , EE. UU.
1958 IBM SAGE 400.000,0 25 bases de la Fuerza Aérea de EE. UU. En EE. UU. Y una ubicación en Canadá (52 computadoras)
1960 UNIVAC LARC 500.000,0 Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California, EE. UU.
1,000,000.0 corresponde a 1 MFLOPS, 1 Mega-FLOPS
1961 IBM 7030 "Estirar" 1.200.000,0 Laboratorio Nacional de Los Alamos , Nuevo México , EE. UU.
1964 CDC 6600 3,000,000.0 Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California, EE. UU.
1969 CDC 7600 36.000.000,0
1974 CDC STAR-100 100.000.000,0
1975 Burroughs ILLIAC IV 150.000.000,0 Centro de Investigación Ames de la NASA , California, EE. UU.
1976 Cray-1 250.000.000,0 Laboratorio Nacional de Los Alamos , Nuevo México, EE. UU. (Más de 80 vendidos en todo el mundo)
1981 CDC Cyber ​​205 400.000.000,0 diferentes lugares del mundo
1983 Cray X-MP / 4 941.000.000,0 Laboratorio Nacional de Los Alamos ; Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ; Battelle ; Boeing
1,000,000,000.0 corresponde a 1 GFLOPS, 1 Giga-FLOPS
1984 M-13 2,400,000,000.0 Instituto de Investigación Científica de Complejos de Computadoras , Moscú, URSS
1985 Cray-2 /8 3.900.000.000,0 Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California, EE. UU.
1989 ETA10 -G / 8 10,300,000,000.0 Universidad Estatal de Florida , Florida , EE. UU.
1990 NEC SX-3 / 44R 23.200.000.000,0 Planta NEC Fuchu, Fuchū , Japón
1993 Máquinas pensantes CM -5/1024 65,500,000,000.0 Laboratorio Nacional de Los Alamos ; Agencia de Seguridad Nacional
Túnel de viento numérico de Fujitsu 124,500,000,000.0 Laboratorio Aeroespacial Nacional , Tokio , Japón
Intel Paragon XP / S 140 143,400,000,000.0 Sandia National Laboratories , Nuevo México, EE. UU.
1994 Túnel de viento numérico de Fujitsu 170,400,000,000.0 Laboratorio Aeroespacial Nacional , Tokio, Japón
1996 Hitachi SR2201 / 1024 220,400,000,000.0 Universidad de Tokio , Japón
1996 Hitachi / Tsukuba CP-PACS / 2048 368.200.000.000.0 Centro de Física Computacional , Universidad de Tsukuba , Tsukuba , Japón
1,000,000,000,000.0 corresponde a 1 TFLOPS, 1 Tera-FLOPS
1997 Intel ASCI rojo / 9152 1,338,000,000,000.0 Sandia National Laboratories, Nuevo México, EE. UU.
1999 Intel ASCI rojo / 9632 2,379,600,000,000.0
2000 IBM ASCI blanco 7,226,000,000,000.0 Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California, EE. UU.
2002 NEC Earth Simulator 35,860,000,000,000.0 Earth Simulator Center , Yokohama- shi, Japón
2004 Proyecto SGI Columbia 42,700,000,000,000.0 Proyecto Columbia, instalación de supercomputación avanzada de la NASA , EE. UU.
IBM BlueGene / L 70,720,000,000,000.0 Departamento de Energía de EE. UU. / IBM, EE. UU.
2005 IBM BlueGene / L 136,800,000,000,000.0 Departamento de Energía de Estados Unidos / Administración Nacional de Seguridad Nuclear de Estados Unidos ,
el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California, EE.UU.
1,000,000,000,000,000.0 corresponde a 1 PFLOPS, 1 Peta-FLOPS
2008 IBM Roadrunner 1.105.000.000.000.000,0 Departamento de Energía de EE . UU. / Administración Nacional de Seguridad Nuclear de EE . UU. ,
Laboratorio Nacional de Los Alamos
2010 Tianhe-1A 2.507.000.000.000.000,0 Centro Nacional de Supercomputadoras en Tianjin , China
2011 K computadora 10,510,000,000,000,000.0 Instituto Avanzado de Ciencias Computacionales, Japón
2012 Secoya 16,324,750,000,000,000.0 Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , California, EE. UU.
2012 titanio 17,590,000,000,000,000.0 Laboratorio Nacional Oak Ridge , Tennessee , EE. UU.
2013 Tianhe-2 33,863,000,000,000,000.0 Centro Nacional de Supercomputación en Guangzhou , China
2016 Sunway TaihuLight 93,000,000,000,000,000.0 Centro Nacional de Supercomputación, Wuxi , China
2018 Cumbre 200,000,000,000,000,000.0 Laboratorio Nacional Oak Ridge , Tennessee , EE. UU.
1,000,000,000,000,000,000.0 corresponde a 1 EFLOPS, 1 Exa-FLOPS
futuro Tianhe-3 1,000,000,000,000,000,000.0 China, Centro Nacional de Supercomputadoras - Inicio de la construcción en febrero de 2017, se anunció la finalización del prototipo para principios de 2018
Frontera 1,500,000,000,000,000,000.0 EE. UU., Oak Ridge National Laboratory (ORNL): finalización anunciada en 2021
El Capitán 2,000,000,000,000,000,000.0 EE. UU., Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) del DOE: se anunció su finalización en 2023

Si traza los FLOP de las computadoras más rápidas de su tiempo contra el tiempo, obtiene una curva exponencial, logarítmica aproximadamente una línea recta, como se muestra en el siguiente gráfico.

Gráfico de la velocidad de cálculo de supercomputadoras, logarítmica, con una curva de Moore aproximada (a partir de 2016)

Desarrollo futuro de supercomputadoras

Estados Unidos

Con una orden ejecutiva , el presidente estadounidense, Barack Obama, ordenó a las autoridades federales estadounidenses que avancen en el desarrollo de una supercomputadora ExaFlops . En 2018, se espera que la supercomputadora Aurora de Intel tenga una potencia de cálculo de 180 PetaFlops . El DOE planea instalar su primera supercomputadora de exaescala en 2021 y ponerla en funcionamiento nueve meses después.

porcelana

China quiere desarrollar una supercomputadora con una velocidad del orden de los exaflops para 2020. El prototipo de "Tianhe-3" debería estar listo a principios de 2018, informó "China Daily" el 20 de febrero de 2017. En mayo de 2018 se presentó.

Europa

En 2011, se iniciaron numerosos proyectos en la UE con el objetivo de desarrollar software para superordenadores de exaescala. El proyecto CRESTA (Collaborative Research in Exascale Systemware, Tools and Applications), el proyecto DEEP (Dynamical ExaScale Entry Platform) y el proyecto Mont-Blanc. Otro proyecto importante es MaX (Materiales a exaescala). El proyecto SERT se inició en marzo de 2015 con la participación de la Universidad de Manchester y el STFC en Cheshire .

Véase también: informática europea de alto rendimiento .

Japón

En Japón, en 2013, RIKEN comenzó a planificar un sistema exaescala para 2020 con un consumo de energía de menos de 30 MW. En 2014, Fujitsu recibió el encargo de desarrollar la próxima generación de la computadora K. En 2015, Fujitsu anunció en la Conferencia Internacional de Supercomputación que esta supercomputadora utilizaría procesadores de la arquitectura ARMv8 .

Otros servicios

Hitos

  • 1997: Deep Blue 2 (computadora de alto rendimiento de IBM) es la primera computadora en vencer a un campeón mundial de ajedrez en un duelo oficial.
  • 2002: Yasumasa Canadá determina el número de círculo Pi con un Hitachi SR8000 de la Universidad de Tokio con una precisión de 1,24 billones de dígitos.
  • 2007: el procesador de escritorio Intel Core 2 Quad Q6600 alcanza aproximadamente 38,40 GFLOPS y, por lo tanto, se encuentra al nivel de supercomputadora de principios de la década de 1990.
  • 2014: el procesador de GPU Tesla K80 de NVIDIA alcanza un rendimiento de alrededor de 8,7 TeraFLOPS, que es el nivel de supercomputadora de principios de la década de 2000. Supera así al superordenador del año 2000, el IBM ASCI White, que en ese momento ofrecía un rendimiento de 7.226 TeraFLOPS.
  • 2020: Xbox Series X alcanza un rendimiento de 12 TFLOPS.

Comparaciones

  • Las más de 500.000 computadoras activas de Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC para abreviar) proporcionan actualmente (a enero de 2020) una potencia de cálculo máxima de aproximadamente 26 PetaFLOPS, que puede fluctuar según el día.
  • Las más de 380,000 computadoras activas del proyecto Folding @ home proporcionaron una potencia de cálculo de más de 1 ExaFLOP en marzo de 2020. Esto convierte al Volunteer - Distributed System en el primer sistema informático que logra un exaFLOPS. El sistema simuló el plegamiento de proteínas para la investigación de COVID-19 y alcanzó una velocidad de aproximadamente 2,43 x86-ExaFLOPS el 13 de abril, varias veces más rápido que el poseedor del récord anterior, Supercomputer Summit .
  • Earth Simulator pudo hacer todos los cálculos de todas las computadoras del mundo desde 1960 hasta 1970 en aproximadamente 35 minutos.
  • Si cada una de las aproximadamente 7 mil millones de personas en el mundo completara un cálculo cada segundo con una calculadora sin ninguna interrupción, toda la raza humana tendría que trabajar 538 años para hacer lo que el Tianhe-2 podría hacer en una hora.
  • Con su rendimiento, la computadora K podía "contar" los metros de un año luz en aproximadamente un segundo.
  • Hans Moravec calculó la potencia informática del cerebro en 100 teraflops , Raymond Kurzweil en 10.000 teraflops. Las supercomputadoras ya han superado significativamente esta potencia informática. A modo de comparación, una tarjeta gráfica por 800 euros (11/2020) tiene un rendimiento de alrededor de 30 teraflops. (ver singularidad tecnológica )

Correlacionadores en comparación

Los correlacionadores son dispositivos especiales en interferometría de radio cuyo rendimiento también se puede medir en unidades de FLOP. No entran en la categoría de supercomputadoras porque son computadoras especializadas que no pueden resolver todo tipo de problemas.

literatura

  • Werner Gans: Supercomputación: récords; Innovación; Perspectiva . Ed.: Christoph Pöppe (=  Científico / Dossier . No. 2 ). Spectrum-der-Wissenschaft-Verl.-Ges., Heidelberg 2007, ISBN 978-3-938639-52-8 .
  • Shlomi Dolev: Supercomputación óptica . Springer, Berlín 2008, ISBN 3-540-85672-2 .
  • William J. Kaufmann, et al.: Supercomputación y la transformación de la ciencia . Scientific American Lib., Nueva York 1993, ISBN 0-7167-5038-4 .
  • Paul B. Schneck: Arquitectura de supercomputadora . Kluwer, Boston 1987, ISBN 0-89838-238-6 .
  • Aad J. van der Steen: Evaluación de supercomputadoras: estrategias para explotar, evaluar y comparar computadoras con arquitecturas avanzadas . Chapman y Hall, Londres 1990, ISBN 0-412-37860-4 .

enlaces web

Wikcionario: Supercomputadora  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones
Commons : Supercomputadoras  : colección de imágenes, videos y archivos de audio

Evidencia individual

  1. Mario Golling, Michael Kretzschmar: Desarrollo de una arquitectura para la contabilidad en organizaciones virtuales dinámicas . ISBN 978-3-7357-8767-5 .
  2. Martin Kleppmann: Diseño de aplicaciones con uso intensivo de datos: conceptos para sistemas confiables, escalables y mantenibles . O'Reilly, ISBN 978-3-96010-183-3 .
  3. Usando el ejemplo de SuperMUC : supercomputadoras y control de exportaciones. Información sobre colaboraciones científicas internacionales. (PDF; 293 kB) BMBF , consultado el 14 de junio de 2018 .
  4. a b Lista de estadísticas
  5. China defiende top position orf.at, 19 de junio de 2017, consultado el 19 de junio de 2017.
  6. The Green 500 Lista ( Memento de la original, del 26 de agosto, de 2016 en el Archivo de Internet ) Información: El archivo de enlace se inserta de forma automática y sin embargo no ha sido comprobado. Verifique el enlace original y de archivo de acuerdo con las instrucciones y luego elimine este aviso. @ 1@ 2Plantilla: Webachiv / IABot / www.green500.org
  7. ^ El proveedor más grande de Lenovo, Top500 Computer Business Wire, 26/06/2018
  8. EE. UU. Tiene nuevamente la supercomputadora más poderosa orf.at, 24 de junio de 2018, consultado el 24 de junio de 2018.
  9. Jack Dongarra : Informe de viaje a China y la supercomputadora Tianhe-2, 3 de junio de 2013 (PDF; 8,2 MB)
  10. a b http://www.hlrs.de/systems/hpe-apollo-9000-hawk/
  11. a b https://www.uni-stuttgart.de/en/university/news/press-release/Hawk-Supercomputer-Inaugurated/
  12. asc.llnl.gov ASC Sequoia
  13. a b Centro de Investigación JUQUEEN Jülich
  14. supercomputadoras. ECMWF , 2013, consultado el 14 de junio de 2018 .
  15. a b Supercomputadoras: Estados Unidos recupera la primera posición . Heise Online, 18 de junio de 2012
  16. Sistema Petascale SuperMUC . lrz.de
  17. Datos técnicos
  18. Referencia del proyecto sysGen (PDF; 291 kB) Universidad de Bielefeld, Facultad de Física
  19. JUWELS - Configuración. Forschungszentrum Jülich , consultado el 28 de junio de 2018 (inglés).
  20. LRZ: SuperMUC No. 4 en la lista Top500
  21. HLRN
  22. Andreas Stiller: La supercomputadora en la TU Dresden entra oficialmente en funcionamiento. En: Heise online . 13 de marzo de 2015, consultado el 14 de junio de 2018 .
  23. ^ Andreas Stiller: Nueva computadora petaflops en la TU Dresden. En: c't . 29 de mayo de 2015, consultado el 14 de junio de 2018 .
  24. HLRE-3 "Mistral". DKRZ , consultado el 14 de junio de 2018 .
  25. a b Historial informático en el DKRZ. DKRZ , consultado el 14 de junio de 2018 .
  26. Computadora de alto rendimiento Lichtenberg. HHLR, consultado el 4 de agosto de 2016 .
  27. Sistemas HPC en la Universidad de Oldenburg
  28. ↑ Las computadoras de la Universidad de Oldenburg se encuentran entre las más rápidas del mundo
  29. OCuLUS
  30. ClusterVision HPC ( Memento del 23 de febrero de 2015 en Internet Archive )
  31. CHIC ( Memento de la original, de fecha 9 de febrero de 2007 en el Archivo de Internet ) Información: El archivo de enlace se inserta de forma automática y sin embargo no ha sido comprobado. Verifique el enlace original y de archivo de acuerdo con las instrucciones y luego elimine este aviso. @ 1@ 2Plantilla: Webachiv / IABot / www.tu-chemnitz.de
  32. ^ Máquina de contabilidad IBM 301
  33. ^ El tabulador de diferencias de Columbia - 1931
  34. Andreas Stiller: Supercomputadora: China supera a EE. UU. En: Heise online . 20 de junio de 2016. Consultado el 14 de junio de 2018 .
  35. ORNL lanza la supercomputadora Summit. Laboratorio Nacional Oak Ridge , 8 de junio de 2018, consultado el 14 de junio de 2018 .
  36. a b China comenzó a construir una nueva supercomputadora orf.at, 20 de febrero de 2017, consultado el 20 de febrero de 2017.
  37. Marc Sauter: Frontier con 1,5 exaflops: AMD construye las supercomputadoras más rápidas del mundo. En: golem.de. 7 de mayo de 2019, consultado el 16 de julio de 2019 .
  38. HPE y AMD potencian el descubrimiento científico complejo en la supercomputadora más rápida del mundo para la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). 4 de marzo de 2020, consultado el 6 de marzo de 2020 .
  39. The White House: CREATING A NATIONAL STRATEGIC COMPUTING Consultado en enero de 2017
  40. golem.de: Cómo se debe romper la marca Exaflop Acceso : enero de 2017
  41. ↑ Superordenador Aurora . top500.org. 2016. Consultado el 13 de enero de 2017.
  42. ^ Primera supercomputadora a exaescala de EE. UU. Ahora en camino para 2021 . top500.org. 10 de diciembre de 2016. Consultado el 13 de enero de 2017.
  43. China Research: Exascale Supercomputer . Consultado en enero de 2017.
  44. http://german.xinhuanet.com/2018-05/18/c_137187901.htm
  45. ^ Europa se prepara para el Exascale Software Challenge con el proyecto Euro CRESTA de 8,3 millones . Consorcio de proyectos. 14 de noviembre de 2011. Consultado el 10 de diciembre de 2011.
  46. Booster for Next-Generation Supercomputers Lanzamiento del proyecto europeo de exaescala DEEP . FZ Jülich. 15 de noviembre de 2011. Consultado el 13 de enero de 2017.
  47. Superordenador con turbocompresor . FZ Jülich. 5 de noviembre de 2016. Consultado el 13 de enero de 2017.
  48. ↑ El proyecto Mont-Blanc establece los objetivos de Exascale . Consorcio del proyecto. 31 de octubre de 2011. Consultado el 10 de diciembre de 2011.
  49. Sitio web de MaX . consorcio del proyecto. 25 de noviembre de 2016. Consultado el 25 de noviembre de 2016.
  50. ^ Desarrollo de software de simulación para combatir los mayores problemas de la humanidad . Computación científica. 25 de febrero de 2015. Consultado el 8 de abril de 2015.
  51. ^ Patrick Thibodeau: Por qué Estados Unidos puede perder la carrera hacia la exaescala . En: Computerworld . 22 de noviembre de 2013.
  52. RIKEN selecciona al contratista para el diseño básico de la supercomputadora post-K . En: www.aics.riken.jp . 1 de octubre de 2014.
  53. Fujitsu elige ARM de 64 bits para el súper monstruo de 1000 PFLOPS de Japón . En: www.theregister.co.uk . 20 de junio de 2016.
  54. intel.com
  55. Michael Günsch: Tesla K80: Dual Kepler con hasta 8,7 TFLOPS para supercomputadoras. En: ComputerBase . 17 de noviembre de 2014, consultado el 14 de junio de 2018 .
  56. XBOX SERIES X. En: Microsoft . 2021, consultado el 16 de mayo de 2021 .
  57. Descripción general del host en boincstats.com
  58. Descripción general de los servicios BOINC en boincstats.com
  59. Informe de estadísticas de Folding @ home. Consultado el 26 de marzo de 2020 .
  60. Folding @ home: ¡ Gracias a nuestra INCREÍBLE comunidad, hemos cruzado la barrera exaFLOP! Eso es más de 1,000,000,000,000,000,000 de operaciones por segundo, ¡lo que nos hace ~ 10 veces más rápidos que la Cumbre de IBM! Pic.twitter.com/mPMnb4xdH3. En: @foldingathome. 25 de marzo de 2020, consultado el 26 de marzo de 2020 .
  61. Folding @ Home aplasta la barrera de exaescala, ahora más rápido que docenas de supercomputadoras: ExtremeTech . En: www.extremetech.com . Consultado el 13 de mayo de 2020. 
  62. ↑ El proyecto de computación colaborativa Folding @ home supera el millón de descargas en medio de la investigación del coronavirus . En: VentureBeat , 31 de marzo de 2020. Consultado el 13 de mayo de 2020. 
  63. La pandemia de coronavirus convirtió a Folding @ Home en una supercomputadora exaFLOP (en-us) . En: Ars Technica , 14 de abril de 2020. Consultado el 13 de mayo de 2020. 
  64. CERN lanza 10,000 núcleos de CPU en el proyecto de simulación de coronavirus Folding @ home (en) . En: ZDNet . Consultado el 13 de mayo de 2020. 
  65. Suficiente potencia para juegos 4K. Consultado el 6 de noviembre de 2020 .
  66. Poderosa supercomputadora convierte a ALMA en un telescopio
  67. ↑ La supercomputadora más alta del mundo compara datos astronómicos . Heise en línea
  68. a b Correlacionadores cruzados y nuevos correlacionadores: implementación y elección de la arquitectura . (PDF; 9,4 MB) Observatorio Nacional de Radioastronomía, p. 27
  69. ^ El proyecto ampliado de matriz muy grande: el correlador 'WIDAR' . (PDF; 13,2 MB) Observatorio Nacional de Radioastronomía, p. 10