CONTENIDO. Conceptos básicos Estadísticas (top 500) Uso para la ciencia Supercómputo en México Supercómputo en la Unison

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2 CONTENIDO Conceptos básicos Estadísticas (top 500) Uso para la ciencia Supercómputo en México Supercómputo en la Unison

3 Qué es el Supercómputo? Es la tecnología informática más avanzada de cálculo numérico. Permite al investigador llevar a cabo, con certeza y velocidad, billones de operaciones de punto flotante por segundo para estudiar problemas de gran magnitud. Nombre Flops megaflops 10 6 gigaflops 10 9 teraflops petaflops exaflops zettaflops yottaflops FLOPS= FLoating point Operations Per Second

4 Qué es el Supercómputo? Facilita el estudio de fenómenos y condiciones que tan sólo hace menos 30 años eran imposible. Sus aplicaciones abrieron en todo el mundo, nuevas líneas de investigación científica en áreas como ingeniería, medicina, geofísica, geografía, astronomía, química, ciencias de la atmósfera y ciencias nucleares, entre otras.

5 Cómo explicar estos fenómenos?

6 Organización TOP500

7 OrganizaciónTOP500

8 OrganizaciónTOP500 MPP: Massively Parallel Processing

9 OrganizaciónTOP500

10 OrganizaciónTOP500

11 OrganizaciónTOP500

12 OrganizaciónTOP500

13 TITAN

14 TITAN CODE DESCRIPTION LAMMPS is a molecular dynamics general statistical mechanics based code applicable to bioenergy problems. WL-LSMS. Wang-Landau (WL) - Linear Scaling Multiple Scattering (LSMS). A first principles density functional theory code (local density approximation) used to study magnetic materials S3D. Direct numerical simulation of compressible, reacting flows for combustion science CAM-SE. Community Atmosphere Model - Spectral Elements /cam-se Example science problem Course-grained molecular dynamics simulation of bulk heterojunction polymer blend films used, e.g., within organic photovoltaic devices. Programming model for acceleration Libraries Performance information POINT OF CONTACT OpenCL or CUDA Simulation of the magnetic phase CUDA or CUDA and transition in nickel. Libraries Temporal jet simulation of dimethyl-ether combustion High-resolution atmospheric climate simulation using CAM5 physics and the MOZART chemistry package. DENOVO is a three-dimensional, massively parallel, deterministic radiation transport code. It is capable of solving both shielding and Reactor eigenvalue problem criticality problems on high-performance computing platforms. Speedup is 1X to 7.4X on 900 nodes, comparing XK7 to XE6. The performance variation is strongly dependent upon the number of atoms per node. This algorithm is mixed precision on GPU, double precision on CPU. GPU: CULA, XK7 vs XE6 speedup is 3.5X. LibSciACC, Benchmark runs from 321 (321 cublas CPU: WL walkers, 1024 atoms.) BLAS, LAPACK OpenACC XK7 vs XE6 speedup is 2X. CUDA Fortran CUDA XK7 CPU-only vs. XK7 (CPU+GPU) for the Denovo Sweep part only, on nearly 18K nodes. Mike Brown, ORNL Markus Eisenbach, ORNL Ramanan Sankaran, ORNL Matt Norman, ORNL Tom Evans (ORNL), Wayne Joubert (ORNL)

15 Jaguar National Center for Computational Sciences (NCCS) Laboratorio Nacional Oak Ridge USA

16 Jaguar 18 mil 688 nodos de cálculo dual hex-core AMD Opteron, 224 mil 256 núcleos. 300 TB de memoria RAM mil 300 billones de operaciones de punto flotante/s (2.3 petaflop/s)

17 Jaguar Engineering Projects High-Fidelity Simulations for Clean and Efficient Combustion of Alternative Fuels. Jacqueline Chen, Sandia National Laboratories: 30,000,000 hours Clean and Efficient Coal Gasifier Designs using Large-Scale Simulations. Madhava Syamlal, National Energy Technology Laboratory: 13,000,000 hours Landmark Direct Numerical Simulations of Separation and Transition for Aerospace- Relevant Wall-Bounded Shear Flows. Hermann Fasel, University of Arizona: 500,000 hours Petascale Simulation of Nan-Electronic Devices. Gerhard Klimeck, Purdue University: 5,000,000 hours. Propulsor Analyses for a Greener, High Bypass Ratio, Aircraft Gas Turbine Engine. Robert Maleki, Pratt & Whitney: 1,500,000 hours.

18 Jaguar En el caso particular de la astrofísica un grupo de investigadores del ORNL dirigidos por Anthony Mezzacappa desarrollan el primer modelo tridimensional (3D) para estudiar con detalle la explosión de supernova producida por el colapso del núcleo de una estrella masiva poniendo énfasis en el caso particular de la Supernova 1987.

19 Jaguar Proyecto Chimera: código hidrodinámico (MVH3/VH1); Código de transporte de neutrinos (MGFLDTRANS); Código cinético nuclear (XNET)

20 Jaguar El proyecto Chimera solicitó 60 millones de horas de procesador, es decir, más de 6 mil 800 años de tiempo de CPU. En otras palabras, una computadora con un procesador de un núcleo necesitaría casi 7 mil años para consumir este tiempo de procesamiento. Cómputo Paralelo: 1,000 núcleos: 7 años 10,000 núcleos: 9 meses

21 Infraestructuras de CAR en México 348

22 Infraestructuras de CAR en México Posición Institución Equipo No. cores TFLOPS 1 IPICYT-CNS Thubat-Kaal / IBM UNAM-DGTIC 348 KANBALAM - HP CINVESTAV XIUCOATL UAM-Iztapalapa - LSV Cluster Aitzaloa UNISON-ACARUS Ocotillo - Dell IPICYT-CNS Cluster IBM E INMENGEN IBM UNISON-ACARUS Mezquite G 9 IPICYT-CNS Cray XD G 10 CINVESTAV Cluster Xserve G G

23 EL ACARUS El Area de Cómputo de Alto Rendimiento de la Universidad de Sonora, se creó en el 2001 con la finalidad de apoyar las actividades de los cuerpos académicos. La importancia de esta área ha radicado sobre dos ejes: Contar con equipamiento que permita realizar investigación de frontera. Contar con los programas de cómputo científico que son considerado en el medio como estándares.

24 SERVICIOS / FUNCIONES Proporcionar una infraestructura de supercómputo a los usuarios que los requieran Impulsar el desarrollo tecnológicos de alto rendimiento ProDeTAR Actualización de Infraestructura Licenciamiento de Software Científico Promover la utilización del ACARUS Administrar el hardware y software Brindar servicio de información y asesoría a los usuarios de cómputo de alto rendimiento

25 SERVICIOS / FUNCIONES Realizar la planeación y organización de cursos de capacitación ProCCAR Programa de capacitación continua Diplomado en Supercómputo Proyectos de servicio social Ofrecer soporte técnico especializado Atender a visitas técnicas y académicas Diseñar y mantener la página de Internet del ACARUS Mantener lazos de colaboración interinstitucional

26 ACTIVIDADES ACADEMICAS

27 ACTIVIDADES ACADEMICAS

28 ACTIVIDADES ACADEMICAS

29 ASOCIACION MEXICANA DE COMPUTO AVANZADO AMCAV

30 INFRAESTRUCTURA DISPONIBLE Cluster Científico de 512 cores CPU, 8 GPUs: OCOTILLO Cluster Científico de 72 nodos duales: MEZQUITE Cluster Experimental de 16 nodos: CHOYA PC s para capacitación Equipos de Video-Conferencia Equipo de Proyección Unidades de Almacenamiento Externo Equipos Perifericos

31 SALA DE CAPACITACION

32 INFRAESTRUCTURA-SOFTWARE SO: Unix y Linux Simulación e imagenes: IDL y Matlab Lenguaje Simbólico: Mathematica Procesamiento Intensivo: Fortran, C y Gaussian98 SIG : Idrisi, Cartalinx y Arcinfo Estadística: SAS y EQS Librerías: BLAS, LAPACK y ATLAS Todos ellos considerados de lo mejor disponible en su área y de gran prestigio tanto en la academia como en oficinas de gobierno y empresas en el mundo.

33 OCOTILLO Proyecto: Actualización de la infraestructura de cómputo de alto rendimiento de la Universidad de Sonora Programa: Apoyo al Fortalecimiento y Desarrollo de la Infraestructura Científica y Tecnológica del CONACYT

34 RETO: IMPLEMENTACIÓN DE CLÚSTER DE ALTO RENDIMIENTO PARA PRODUCCIÓN CIENTÍFICA H P C U N I S O N

35 SOLUCIÓN INTEGRAL 1 NODO MAESTRO 8 NODOS DE CALCULO CPU 2 NODOS DE VISUALIZACION CIENTIFICA 1 NODO CPU/GPU 1 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO 50TB RED INFINIBAND QDR RED DE ADMINISTRACION ETHERNET GIGABIT 1 SISTEMA DE MONITOREO KVM UPS RACK

36 NODOS: MAESTRO Y DE CÁLCULO CPU Nodos de procesamiento CPU Nodo Maestro SWITCH INFINIBAND 40 GBPS 2 INTEL XEON E5680, 3.3 GHZ = 12 CORES 24 GB RAM 1.5 TB 15K RPM SCSI 6GBPS SWITCH ETHERNET 10 GBPS 4 X 8 AMD OPTERON 6282SE, 2.6 GHZ = 128 CORES 256 GB RAM 8 TB 7.2K RPM SAS 6GBPS 64 cores x 8 servidores x 4 flops x 2.6 GHz = 5,324.8 GFlops H P C U N I S O N

37 NODOS DE VISUALIZACIÓN CIENTÍFICA Nodo Maestro SWITCH ETHERNET 10 GBPS Nodo de Visualización 2 INTEL XEON E5680, 3.3 GHZ = 12 CORES 24 GB RAM 1.5 TB 15K RPM SCSI 6GBPS 2 X 1 XEON E5620, 2.4 GHZ = 4 CORES 128 GB RAM NVIDIA QUADRO 5000, 2.5 GB RAM = 352 CORES 600 GB 10K RPM SCSI 6GBPS 718 GFLOPS / GPU H P C U N I S O N

38 NODO GP/GPU Nodos de procesamiento CPU Nodos de procesamiento GPU 8 NVIDIA TESLA M2070Q, 1.55 GHZ, 448 CORES = 3584 CORES 6 GB RAM DEDICADA / GPU 8 GPGPUs x 1,024 GFLOPS = 8,192 GFLOPS H P C U N I S O N

39 ALMACENAMIENTO PARALELO Nodos de control Arreglos de discos 2 X 2 XEON E5620, 2.4 GHZ = 8 CORES 48 GB RAM 600 GB 15K RPM SCSI 6GBPS 24 TB 7.2K RPM SAS 6GBPS 2 X 24 TB 7.2K RPM SAS 6GBPS

40 UPS, CABLEADO Y RACK 18 KVA BANCO DE BATERIAS 2X 42 U 16 PUERTOS CONSOLA

41 RESULTADO DE LA IMPLEMENTACION

42 SOFTWARE INSTALADO Administración: Sistema Operativo Linux CentOS 6.2 Torque (Resource Manager) Maui (Cluster Scheduler) Ganglia (Monitoring System) Librerías de paso de mensajes: MVAPICH 1.9a2 (MPI over InfiniBand) Open MPI (Open Source High Performance Message Passing Library) MPICH2 1.5 (Message Passing Interface)

43 SOFTWARE INSTALADO Compiladores y librerías matemáticas: Open (C, Fortran Compilers) ACML (AMD Core Math Library) CUDA 5 (Compute Unified Device Architecture) FFTW (Fast Fourier Transform in the West) GSL 1.9 (GNU Scientific Library) Aplicaciones: NWChem (High-Performance Computational Chemistry Software) GROMACS (Groningen Machine for Chemical Simulations) NAMD 2.8 (Nanoscale Molecular Dynamics) GAMESS (General Atomic and Molecular Electronic Structure System)

44 EQUIPO DE APOYO: LABORATORIO DE SUPERCOMPUTO Y VISUALIZACIÓN DE LA UAM-I, GRACIAS!!!

45 EQUIPO DE ADMINISTRACION IDEAL 1 ADMINISTRADOR DE PROYECTO 1 ADMINISTRADOR TECNICO 2 ADMINISTRADOR DE SOLUCIONES SOPORTE TECNICO: 1 CALCULO CPU 1 CALCULO GPU 1 VISUALIZACION CIENTIFICA 1 LUSTRE 1 RED INFINIBAND/ETHERNET

46 RECOMENDACIOES Ser puntuales Preguntar Realizar las prácticas Consultar materiales

47 COMENTARIOS Constancias Cuentas para curso Coffe break

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