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IBM reflexiona sobre la exaescala

Hola y mil gracias por leerme. Yo soy Simón Sánchez y hoy te voy a hablar sobre IBM reflexiona sobre la exaescala

Durante los próximos diez años de historia de HPC, los sistemas teraflop tradicionales de hoy se convertirán en los sistemas petaflop del mañana, mientras que las supercomputadoras petaflop de vanguardia serán reemplazadas por máquinas exaflop. Por supuesto, dependerá de unos pocos proveedores de computadoras de alto rendimiento hacer realidad esta visión. Como el jugador más diverso en la industria de servidores HPC, IBM tiene algunas ventajas únicas ya que abre un camino hacia el hito exaescala.

Uno de los desafíos para IBM será decidir qué roles tendrán sus arquitecturas de servidor actuales durante la próxima década. Hoy, la compañía ofrece tres plataformas principales: sus diversas versiones de clúster x86, la arquitectura Blue Gene y sistemas basados ​​en energía. Esta combinación permite a la empresa no solo poseer una gran parte del mercado global de servidores HPC (26% en 2008, según IDC), sino también reclamar una posición dominante en la creación de los mejores sistemas de supercomputación del mundo. En la última clasificación TOP500 de noviembre de 2009, IBM reclamó el 35% del total de Linpack FLOPS de las máquinas en esa lista, que es la más alta de todos los proveedores.

Según Dave Turek, vicepresidente de Deep Computing en IBM, a pesar de que el mercado HPC comercial (léase convencional) está creciendo más rápido que los sistemas de vanguardia, su compromiso con la supercomputadora de élite sigue siendo fuerte. El fundamento es que las inversiones en tecnología de gama alta, tanto hardware como software, se extenderán a sistemas de gama media y baja. Por ejemplo, los avances en la tecnología de refrigeración por agua, que era solo una característica de las máquinas de primera línea, se han extendido a servidores tradicionales como las ofertas iDataPlex de IBM. De hecho, Turek espera que las inversiones de alto nivel obtengan más beneficios en el futuro que en el pasado, simplemente porque la base de oportunidades crecerá de manera más espectacular.

Según él, en los próximos años, las ofertas de computación a petascala en IBM estarán representadas por sistemas basados ​​en Blue Gene (/ P y / Q) basados ​​en PowerPC y Power7. «El lado del Poder de la ecuación, en sus diversas formas, será realmente el foco de lo que hagamos para la exaescala», dice Turek. Tenga en cuenta que PowerPC es en realidad una derivación de las CPU Power originales: tienen conjuntos de instrucciones superpuestos (aunque el pedigrí de PowerPC se encuentra en aplicaciones integradas de bajo consumo, mientras que las CPU Power siempre han sido chips de servidor de alta gama). El otro aspecto interesante es que, si se tiene en cuenta el papel menor que desempeña Sparc, las arquitecturas Power y PowerPC representan el último rastro de las CPU RISC en la informática de alto rendimiento.

En este punto, IBM está mucho menos interesado en introducir x86 en sistemas multi-petaflop, como lo están haciendo algunos de sus competidores como Cray y SGI, no solo por las dificultades de escalar sistemas genéricos basados ​​en CPU, sino también porque IBM tiene el el lujo de impulsar sus aspiraciones de supercomputación con tecnología propia.

En los próximos años, el sistema basado en Power7 comenzará a emerger en el extremo superior, gracias en gran parte al programa DARPA HPCS que ayudó a impulsar la hoja de ruta de IBM Power en el dominio de múltiples petaflop. Los primeros servidores comerciales basados ​​en Power7 comenzarán a distribuirse en el primer semestre de 2010, pero su gran debut en HPC será en 2011 cuando el «Aguas azules«La supercomputadora se pone en marcha en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Esa máquina apunta a 10 petaflops, que es aproximadamente cinco veces el rendimiento del Jaguar de ORNL, el actual campeón de supercomputación. Cuando se despliegue Blue Waters, es posible que no será el superordenador más rápido del mundo, aunque sin duda estará entre los mejores sistemas.

En la reciente conferencia SC09, IBM mostró algunos de sus servidores HPC Power7 y hubo mucho que impresionar. Como era de esperar, la implementación de Power7 comprende 8 núcleos y admite 4 hilos por núcleo en modo SMT. La matriz contiene 32 MB de memoria caché DRAM (EDRAM) incorporada, en lugar de RAM estática (SRAM), que es más rápida pero consume más energía y requiere más espacio para los transistores. Dos controladores de memoria DDR3 por CPU son capaces de proporcionar 100 GB / seg de ancho de banda de memoria (proporcionando aproximadamente 0,5 bytes por FLOP). El nodo incluye 4 chips en un módulo de múltiples chips (MCM), 8 de los cuales pueden caber en un chasis de 2U, proporcionando aproximadamente 8 teraflops de potencia informática bruta.

Como puede imaginar, tanto rendimiento requiere una buena cantidad de energía, que se estima en unos 800 vatios por módulo. Sin embargo, debido a que el rendimiento prometido es tan alto, se requieren muchos menos servidores que un sistema convencional basado en x86 para ofrecer un rendimiento comparable. Por necesidad, estos nodos Power7 HPC se refrigerarán por agua, hasta el nivel de los propios módulos de chip, mejorando enormemente la eficiencia energética.

En general, el diseño general de estos sistemas de vanguardia se trata de obtener la mayor cantidad de FLOP / vatio en la configuración más densa posible. Si bien IBM considera cómo lograr mejoras de tres órdenes de magnitud para alcanzar un nivel exaflop durante la próxima década, tanto la densidad como la potencia están a la vanguardia de sus preocupaciones. «El problema de la energía, en particular, es una hidra de múltiples cabezas», dice Turek.

Durante años, los diseñadores de sistemas se han centrado en la potencia de la CPU. Ahora los subsistemas de E / S y de memoria están comenzando a recibir la atención que merecen. «Para los sistemas de exaescala, nuestros cálculos indican que el subsistema de memoria, dejado a sus dispositivos, consumiría alrededor de 80 megavatios de energía», dice Turek. Según él, la potencia absorbida por la interconexión del sistema sería más o menos la misma.

El problema, por supuesto, es que el poder y, en menor medida, el espacio son recursos limitados. También son recursos que no están distribuidos de manera uniforme en todo el mundo, por lo que se habla de implementar supercomputadoras en Islandia, un lugar donde la energía, la refrigeración y los inmuebles son bastante baratos. Sin embargo, esto no ayuda mucho a IBM ni a ningún otro proveedor de computadoras. “Desde una perspectiva empresarial, queremos seguir un camino que excluya la geografía, en términos de quién puede comprar y quién tiene que distribuir”, dice Turek.

Es una pregunta abierta si los sistemas basados ​​en Power o la franquicia Blue Gene harán el viaje a la exaescala. Al igual que otras hojas de ruta de proveedores, IBM solo se está aventurando un par de años en el futuro. Por el momento, la empresa ha aparentemente mató la línea variante de células HPC (PowerXCell) que se incluyó en los blades QS22 de la compañía y alimentó su famosa supercomputadora Roadrunner. Sin embargo, es probable que parte del ADN del procesador Cell termine en chips futuros (y también en la CPU Power7 actual según un reciente Informe de noticias de CNET) ya que el cálculo de estilo vectorial parece ser el camino más corto para exaflop en este momento. Y aunque IBM actualmente no tiene planes de adoptar GPGPU a lo grande, los eventos en los próximos años siempre pueden cambiar su cálculo. «Nada permanece estático por mucho tiempo», concluye Turek. «Por supuesto.»

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