Supercomputador
De Viquipèdia
Un supercomputador és un computador amb una de les capacitats de processament més elevades del món, en particular, la seva capacitat de càlcul.
Taula de continguts |
[edita] Visió general
[edita] Història de la indústria
Les primeres màquines classificables com a supercomputadors es varen introduir a la dècada de 1960 i van ser dissenyats, en la seva majoria per Seymour Cray a la companyia nord-americana Control Data Corporation, que va liderar el mercat fins a la dècada del 1970. Va ser aleshores quan Cray va abandonar l'empresa per fundar la seva pròpia companyia, Cray Research, que va passar a ser líder del mercat amb els seus nous dissenys, arribant a fabricar els supercomputadors més ràpids durant cinc anys (1985–1990). A la dècada de 1980 un seguit de petits competidors van entrar al mercat, paral·lelament a la creació del mercat de minicomputadors una dècada abans, tot i que la majoria van desaparèixer a mitjans dels anys '90.
Avui dia els supercomputadors els solen fabricar companyies "tradicionals", com Hewlett-Packard o IBM, que van comprar la majoría de del companyies dels '80 per aprofitar-se de la seva experiència, tot i que Cray Inc.| encara està especialitzat en la seva producció.
El terme supercomputador és ara ambigu, ja que els supercomputadors presents tendeixen a convertir-se en el computadors del futur.
Els supercomputadors han anat evolucionant des de els primers dies cap a la paral·lelització massiva. Els primers supercomputadors només tenien una sola CPU molt ràpida (típicament un processador vectorial), però a mesura que va passar el temps aquest nombre va anar augmentant. Actualment tots els supercomputadors estan formats per milers de CPUs, de forma que s'han de modificar els algorismes convencionals per poder ser executats en processament distribuït (computació en paral·lel).
[edita] Present de la supercomputació
Ara per ara els supercomputadors tendeixen a ser disenys paral·lels massius, formats per milers de processadors 'normals' destinats al mercat de servidors, com el IBM PowerPC, l'Intel Itanium o l'AMD Opteron. Un gran nombre dels supercomputadors actuals són clusters de computadors expressament disenyats per tenir un altíssim rendiment.
[edita] Eines de Software
Les eines de programari (software) més utilitzades per al processament distribuït inclouen APIs com MPI i PVM així com solucions com Beowulf i openMosix basades en aplicacions de codi obert, que faciliten la creació d'un supercomputador a partir d'un conjunt d'estacions de treball i de servidors. La darrera revisió del llenguatge de programació Fortran (Fortran 2003/2008) implementa un estàndard senzill de càlcul en paral·lel anomenat 'Fortran Co-Array' que és independent de la plataforma.
[edita] Usos comuns
Els supercomputadors s'utilitzen per tasques de calcul intensiu tant en investigació com a la indústria privada. Aquests càlculs inclouen:
- Problemes de mecànica quàntica
- Predicció i anàlisi del clima
- Càlcul en química computacional
- Plegament de proteïnes i altres problemes de bioquímica computacional
- Investigació en fusió nuclear
- Criptoanàlisi
- Simulacions en enginyeria aeronàutica
[edita] Disseny de maquinari i programari
Els supercomputadors que utilitzen CPUs fabricades tradicionalment han guanyat velocitat gràcies als seus dissenys innovadors que els permeten realitzar moltes tasques en paral·lel. Tendeixen a estar especialitzats en un tipus concret de computació, generalment en càlcul numèric i a tenir un rendiment pobre en altres tasques. La seva jerarquia de memòria està molt ben dissenyada per tal de que els processadors estiguin calculant permanentment. La major part de la resta del maquinari està dissenyat per evitar al màxim la presència de potencials colls d'ampolla. Aquests i altres dissenys s'incorporen periòdicament en el disseny de PCs actuals, de manera que un PC d'avui dia té la capacitat de càlcul d'un supercomputador de fa 15 anys.
Tanmateix, per tal que un supercomputador sigui efectiu, el programari s'ha de dissenyar de tal manera que s'eviti al màxim les interdependències de dades, i així pugui ser disposat en paral·lel eficientment d'acord amb la llei d'Amdahl.
[edita] Supercomputadors més ràpids
[edita] Top 500
Des de 1993, els supercomputadors més ràpids del món s'inclouen a la llista Top500 en funció dels seus resultats amb una llibreria de rutines d'àlgebra lineal anomenada LINPACK.
[edita] El supercomputador actual més ràpid
A l'agost de 2007, el IBM Blue Gene/L és el supercomputador operatiu més ràpid, amb una capacitat de càlcul sostinguda de 280 TFLOPS. Al 26 de juny de 2007, IBM va posar en anunciar el Blue Gene/P, la segona generació de la sèrie Blue Gene. Aquests computadors s'espera que arribin a 1PFLOPS de potència de càlcul sostinguda.
El MDGRAPE-3, que es va finalitzar al juny de 2006, arriba a 1PFLOPS de velocitat de càlcul, encara que no es pot considerar un computador d'ús general, ja que el seu maquinari està optimitzat pel seu ús en simulacions de dinàmica molecular.
