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NICS aborda la gran ciencia con Beacon

Hola otra vez. Te habla Simón Sánchez y esta vez hablaremos sobre NICS aborda la gran ciencia con Beacon

Con el apoyo de la National Science Foundation y la Universidad de Tennessee, Knoxville, el Instituto Nacional de Ciencias Computacionales (NICS) está ampliando el acceso a Beacon, su nuevo clúster de HPC, proporcionando a los investigadores una poderosa herramienta de búsqueda. Se están realizando esfuerzos para optimizar una serie de aplicaciones científicas y de ingeniería para este sistema utilizando Intel Xeon y Intel Xeon Phi coprocesadores.

Trabajando con investigadores para optimizar el código científico para que se ejecute en la arquitectura Intel avanzada, el equipo de NICS determinó esto Faro puede registrar notables mejoras de rendimiento para sus usuarios. En particular, los científicos e ingenieros que estudian campos complejos como la nanoelectrónica, la astrofísica, la química, la bioquímica, la física subatómica y las matemáticas aplicadas podrán abordar problemas más grandes y complicados mientras controlan los costos.

El ímpetu de NICS para crear el clúster de computadoras de alto rendimiento fue el resultado de una serie de factores. La optimización del rendimiento de las aplicaciones estaba en la parte superior de la lista: los investigadores necesitaban poder modernizar su código, aprovechando al máximo cualquier paralelismo inherente para manejar aplicaciones científicas cada vez más exigentes.

Otro desafío al que se enfrentó el equipo de NICS fue la necesidad de satisfacer a una amplia variedad de usuarios con un conjunto de requisitos igualmente diverso. Por ejemplo, un investigador que ejecute una simulación compleja podría requerir una gran cantidad de potencia informática bruta, mientras que un científico bioinformático podría necesitar una gran cantidad de memoria.

Para NICS, el impulsor principal fue aprender a construir clústeres más eficientes para ayudar a los investigadores que investigan problemas informáticos cada vez más complejos sin aumentar significativamente los costos de hardware, los requisitos de energía y refrigeración o los costos de desarrollo de software.

Baliza de construcción

La solución, el sistema Beacon, es una supercomputadora de clúster Cray CS300-AC equipada con procesadores Intel Xeon y coprocesadores Intel Xeon Phi. El sistema incluye 48 nodos de cómputo y seis nodos de E / S, para un total de 768 núcleos convencionales y 11,520 núcleos de acelerador. Los nodos informáticos incluyen procesadores Intel Xeon E5-2670 y coprocesadores Intel Xeon Phi 5110P. Integradas en el entorno de almacenamiento se encuentran las unidades de estado sólido Intel. Para optimizar el código, los desarrolladores de software utilizan la suite Intel Cluster Studio XE.

La creación de un sistema híbrido que consta de procesadores y coprocesadores Intel abrió nuevas posibilidades para el desarrollo de software y las pruebas de infraestructura por parte del equipo NICS. Según Glenn Brook, director de tecnología del Instituto Conjunto de Ciencias Computacionales de la Universidad de Tennessee, “… el entorno (híbrido) nos permite explorar una variedad de escenarios de programación y procesamiento. Al mismo tiempo, el entorno está diseñado para ayudarnos a examinar la eficiencia energética, el movimiento de datos y otras variables. Esperamos encontrar nuevas formas de maximizar el rendimiento, minimizar el consumo de energía y reducir los costos «.

Intel ha proporcionado herramientas de desarrollo de software Intel Cluster Studio XE para ayudar a los investigadores a optimizar el código para la nueva arquitectura. El hecho de que los miembros del equipo ya conocieran las herramientas simplificó el trabajo de optimización. Brook señaló: «Con las herramientas de desarrollo de software de Intel, la optimización para el coprocesador Intel Xeon Phi no es fundamentalmente diferente de la optimización para la familia de procesadores Intel Xeon E5».

Acelere el desempeño, reduzca costos

Al trabajar con el código optimizado, los investigadores de NICS están obteniendo una serie de beneficios. Por ejemplo, Brook informa que el código optimizado de dinámica de fluidos computacional (CFD) logra aproximadamente 2,25 veces el rendimiento en un coprocesador Intel Xeon Phi en comparación con ejecutar el mismo código en dos procesadores Intel Xeon E5-2670. «Estos resultados indican que los investigadores pueden crear clústeres que utilicen coprocesadores Intel Xeon Phi para aumentar el rendimiento y reducir los costos», dice.

Y, agrega Brook, en última instancia, la relación precio / rendimiento mejorada de Beacon permite a los investigadores resolver problemas más grandes y complejos mientras controlan los costos. Al utilizar coprocesadores Intel Xeon Phi, las organizaciones pueden crear clústeres más pequeños con menos nodos y lograr el mismo rendimiento que los clústeres mucho más grandes: ahorros en la adquisición de hardware, costos de energía y espacio.

El proyecto Beacon también demuestra la viabilidad de ejecutar una gran ciencia en sistemas sostenibles. La potencia de procesamiento del clúster le valió un lugar en la lista Top500 en noviembre de 2012 y junio de 2013, mientras que su bajo consumo de energía permitió a Beacon ocupar el primer lugar en la lista Green500 de noviembre de 2012. El clúster obtuvo una calificación de casi 2.5 mil millones de operaciones de punto flotante por segundo (gigaFLOPS) por vatio.

«Esperamos ampliar el proyecto Beacon, creando un entorno de producción más disponible para la investigación científica y de ingeniería», dice Brook. «Al mismo tiempo, continuaremos explorando formas en que la arquitectura Intel MIC puede ayudar a reducir el consumo de energía y controlar la demanda de recursos humanos en el desarrollo de software».

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