Javier Pérez Mato µp para Comunicaciones Curso 2008/09 ETSIT - ULPGC

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1 Javier Pérez Mato µp para Comunicaciones Curso 2008/09 ETSIT - ULPGC

2 INTRODUCCIÓN

3 HPC: High Performance Computer System Qué es un supercomputador? Computador diseñado para ofrecer la mayor capacidad de procesamiento posible. Evolución Caracterizada por un rápido cambio de fabricantes, arquitecturas y tecnologías. Evolución de las prestaciones: estable y continua.

4 Inteligencia / Defensa Predicción climática Simulaciones físicas, químicas y matemáticas Transporte Astrofísica Materiales y nanotecnología Macroeconomía y dinámica social

5 EVOLUCIÓN HISTÓRICA

6 Colossus (UK) 1943 Empleado para descifrar comunicaciones alemanas en la segunda guerra mundial.

7 Colossus (UK) válvulas electrónicas Capaz de leer 5000 caracteres por segundo en una cinta de papel perforada. La señal de reloj provenía de una serie de agujeros en la misma cinta. 100 operaciones booleanas por segundo. Se usan por primera vez los registros de desplazamiento.

8 ENIAC (USA) 1945 Empleado para el cálculo de tablas balísticas.

9 ENIAC (USA) 1945 Electronic Numerical Integrator And Computer válculas electrónicas 27 toneladas de peso y un área de 63m2 150 kw de consumo operaciones de suma/resta por segundo. 385 operaciones de multiplicación por segundo.

10 BINAC (USA) 1949 Empleado para el desarrollo de reactores militares.

11 BINAC (USA) 1949 BINary Automatic Computer 2 CPUs Memoria de mercurio de 512 palabras Velocidad de reloj de 4.25 MHz 800 µs por cada suma/resta 1200 µs por cada multiplicación

12 Los supercomputadores crean mercado Se crea un mercado de computación para un amplio rango de aplicaciones científicas y comerciales. El rango de aplicaciones disponibles se expande rápidamente. Los dos principales fabricantes fueron IBM y Sperry Rand. Ambos salieron al mercado de la supercomputación en los años 70.

13 Algunos ejemplos: UNIVAC I (USA) 1951

14 Algunos ejemplos: IBM 7030 Stretch (USA) 1961

15 COMPUTACIÓN ESCALAR Y COMPUTACIÓN VECTORIAL

16 Arquitectura Von Newmann Stored Program Computer El programa se almacena en la memoria del computador, donde están ya los datos. Para ello es necesario definir un Instruction Set Architecture (ISA).

17 Computador Vectorial Pueden almacenarse vectores de números en registros vectoriales y procesarse en unidades aritméticas supersegmentadas.

18 Ejemplo: Multiplicación matricial A = ( a ij ) m n B = ( b ij ) n p C ij = n r= 1 a ir b rj

19 Ejemplo: Multiplicación matricial Procesador Escalar Se ejecutan 9*N instrucciones

20 Ejemplo: Multiplicación matricial Procesador Vectorial Se ejecutan 7 instrucciones

21 LA ERA VECTORIAL ( )

22 Los Supercomputadores se hacen vectoriales Comienza la era de la supercomputación moderna. Aumentan las prestaciones en más de 1 orden de magnitud. Mercado dominado por CDC y Cray Research

23 Algunos ejemplos: CDC 6600 (USA) 1966 (pre-vectorial)

24 Algunos ejemplos: Cray 1 (USA) 1976

25 Multiprocesadores Vectoriales (PVP): En los años 80 y 90, los computadores vectoriales se hacen multiprocesadores. Cray X-MP (4 proc.) Cray Y-MP (8 proc.) Cray C90 (16 proc.) Cray T94 (32 proc.) En esa misma epoca aparece la competencia Japonesa en la supercomputación (Fujitsu, Hitachi, NEC ).

26 Algunos ejemplos de PVP: Cray X-MP (1982) Cray Y-MP (1988)

27 Algunos ejemplos de PVP: Cray C90 (1991) Cray T94 (1997)

28 SUPERCOMPUTADORES BASADOS EN MULTIPROCESADORES ESCALARES (SMPs)

29 La introducción de los microprocesadores En 1971, Intel introduce el primer microprocesador: i4004 A principios de los 80 la tecnología CMOS permitía el uso de microprocesadores construidos en masa, de muy bajo coste, aunque de relativamente bajas prestaciones: The attack of the killer micros

30 Multiprocesadores Escalares SMP (Symmetric Multiprocessor): Los primeros multiprocesadores usaban pocos procesadores idénticos compartiendo una misma memoria. En un principio se emplean procesadores CISC (Synapse, Encore, Flex, Sequent, Myrias ). En los 90 fueron desbancadas por los RISC (Sun, SGI, HP, IBM ). La principal área de trabajo es la mejora de las redes de interconexión entre los procesadores (buses).

31 Multiprocesadores Escalares NUMA (Non Uniform Memory Access): Distribución de los módulos de memoria entre los procesadores. MPP (Massively Parallel Processor): Se elimina la compartición física de la memoria.

32 CLUSTERS

33 Uso de componentes estándar Se reduce el coste al sustituir los ASIC por componentes estándar ampliamente disponibles. Los MPP derivan en clusters. A partir del 2000 empiezan a dominar el mercado los procesadores de Intel: Itanium 2, Xeon Relación rendimiento-coste muy elevada. Los supercomputadores más potentes seguirán contieniendo algún ASIC en su diseño.

34 LA ACTUALIDAD

35

36 MareNostrum (IBM) Pos. 32 Tipo: IBM Cluster Aplicación: Medicina Año: 2006 Memoria: 20 TB OS: SuSE Linux Enterprise Server 9 CPU: PPC MHz (x10240) 62 teraflops

37 Pleiades (SGI) Pos. 3 Tipo: SGI Altix Aplicación: No especificada Año: 2008 Memoria: 51 TB OS: SuSE Linux Enterprise Server 10 CPU: Intel EM64T Xeon 3000 MHz 1 petaflop

38 Jaguar (Cray) Pos. 2 Tipo: Cray XT Aplicación: No especificada Año: 2008 OS: SuSE Linux Enterprise Server 10 CPU: AMD x86_64 Opteron Quad 2300 MHz (x ) 1.4 petaflops

39 Roadrunner (IBM) Pos. 1 Tipo: IBM Cluster Aplicación: No especificada Año: 2008 Memoria: 103 TB OS: SuSE Linux Enterprise Server 10 CPU: PowerXCell 8i 3200 Mhz (x12960) 1.7 petaflops

40

41 Javier Pérez Mato µp para Comunicaciones Curso 2008/09 ETSIT - ULPGC

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