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Para HPC patentado, Hope Springs Eternal

Hola otra vez. En el teclado Simón Sánchez y en el día de hoy vamos a hablar sobre Para HPC patentado, Hope Springs Eternal

Durante los últimos 15 años, la informática de servidor basada en productos básicos probablemente ha hecho más por la corriente principal de HPC que cualquier otro factor individual. Pero la HPC especializada ciertamente no ha desaparecido y el mercado es probado periódicamente por aquellos que creen que el hardware propietario es el verdadero camino hacia la supercomputadora Nirvana.

En cualquier caso, los sistemas HPC basados ​​en materias primas, básicamente, estamos hablando de clústeres de Linux x86, dominan la industria. Pero debido a la presencia de un segmento de supercomputación saludable (sistemas de más de $ 500K), este dominio no es del todo abrumador. Según los últimos datos de IDC, los clústeres estándar ocupaban el 64% del mercado. Sin embargo, a nivel de procesador, las estadísticas están más sesgadas. IDC estima que alrededor de las tres cuartas partes de los ingresos por servidores HPC provienen de sistemas basados ​​en x86, mientras que InterSect360 Research informa que el 90% de los sistemas en su encuesta más reciente usan chips de AMD o Intel.

En general, las empresas que crean tecnologías patentadas (especialmente procesadores patentados) han tenido un éxito limitado en este mercado. A menudo muy limitado. ClearSpeed ​​y SiCortex representan dos de los proveedores de soluciones personalizadas más nuevos que han llegado a un final temprano. Aunque los aceleradores de ClearSpeed ​​ofrecían un rendimiento por vatio aún mejor que las GPGPU, la naturaleza patentada de la tecnología mantuvo alejados a los usuarios de HPC en masa. SiCortex y sus grupos basados ​​en MIPS también ofrecieron un rendimiento por vatio muy atractivo, pero la compañía no logró alcanzar la velocidad de escape antes de que llegaran los difíciles tiempos económicos en 2009.

El dominio del procesador x86 ha llevado a diseños semi-personalizados como Cray XT / XEs y la línea Altix UV de SGI. En estos casos, el silicio x86 se utiliza para aprovechar los beneficios de costos de los chips de servidor de volumen (sin mencionar el ecosistema de software centrado en x86), pero el diseño está enriquecido con controladores de nodos patentados para maximizar el rendimiento. de la red. Este ha demostrado ser un enfoque de gran éxito desde el punto de vista tecnológico, aunque dada la falta de beneficios de estas dos empresas, todavía no es un modelo de negocio probado.

Hay otras variaciones posibles en el tema HPC básico, una de las cuales fue evidente esta semana en la presentación de Appro de su servidor HF1. En este caso, el fabricante del servidor incorporó CPU Xeon x86 overclockeadas junto con un sistema de enfriamiento líquido para compensar, con la idea de proporcionar una caja amañada para el comercio de alta frecuencia (HFT). Los servidores son costosos y están sujetos a garantía, pero esto es un problema menor para el negocio rentable para el que son estos servidores. Será interesante ver si este modelo de marca de la industria vertical es un éxito aquí y, de ser así, si se puede replicar en otros dominios.

De hecho, Convey Computer Corporation apunta a hacer precisamente eso, en este caso, con un modelo de «núcleo híbrido» que emplea procesadores x86 junto con una FPGA como coprocesador. La idea es que el coprocesador esté cargado con una «personalidad» que amplíe el conjunto de instrucciones x86 para una clase particular de aplicaciones: bioinformática, procesamiento sísmico, minería de datos, análisis financiero, etc. La compañía de dos años ha logrado obtener elogios de la crítica y un puñado de clientes, pero aún no ha conquistado el mundo de la HPC.

Avanzando más en el continuo propietario, tenemos supercomputadoras como Blue Gene de IBM y sus nuevos servidores HPC basados ​​en Power7, ambos basados ​​en ASIC personalizados y otro hardware. Del mismo modo, tenemos el blade QS22 de IBM, que se ha incorporado a Roadrunner, el primer superordenador petaflop. Esa hoja se basó en el procesador PowerXCell 8i Cell, una variante del procesador Cell utilizado en las Playstations de Sony. IBM descontinuó la línea PowerXCell cuando se hizo evidente que el mercado no estaba tan fascinado por Cell como un acelerador HPC.

Una supercomputadora aún más especializada es la máquina MDGRAPE-3, desarrollada por el instituto de investigación RIKEN en Japón. Ese sistema ni siquiera pretende ser una máquina genérica; fue diseñado para una sola clase de aplicación: dinámica molecular. El diseño utiliza una combinación de procesadores MDGRAPE-3 patentados y chips Intel Xeon. Se habló de un MDGRAPE-4 hace un par de años, pero no he oído hablar de él recientemente.

En la misma línea, está la supercomputadora Anton de DE Shaw Research. Al igual que MDGRAPE-3, el objetivo de la aplicación es la dinámica molecular, pero en este caso el procesamiento se realiza completamente en un ASIC personalizado. UN artículo en Nature esta semana informó que Anton recientemente demostró una simulación de plegamiento de proteínas que es 100 veces más larga que cualquier simulación anterior: un milisegundo frente a 10 microsegundos. Ciertamente suena como un cambio de juego para las personas que doblan las proteínas; solo tenemos que averiguar cómo poner uno en cada laboratorio.

Finalmente, está el proyecto Green Flash actualmente en desarrollo en Berkeley Lab. La idea aquí es diseñar una supercomputadora especial para ejecutar simulaciones climáticas basadas en un modelo de nube de resolución mucho más alta. Para que sea de uso práctico, el sistema tendría que ser unas 1.000 veces más potente que las supercomputadoras actualmente disponibles, pero mucho más eficiente en términos de potencia, rendimiento y coste. El proyecto propuesto emplearía aproximadamente 20 millones de procesadores Tensilica Xtensa semi-personalizados, costaría aproximadamente $ 75 millones y consumiría 4 MW de energía. En mayo demostraron un prototipo lógico de la máquina emulando los componentes básicos de los procesadores en una plataforma FPGA.

Por supuesto, si NVIDIA se sale con la suya, los proveedores de sistemas podrán crear una supercomputadora genérica con características de rendimiento cercanas a las de Anton o Green Flash unos años más tarde. Los procesadores de la próxima generación del fabricante de GPU, Kepler en 2011 y Maxwell en 2013, serán respectivamente 3 y 10 veces más potentes que los procesadores Fermi actuales. Si bien es poco probable que estas GPU futuras sean tan eficientes como el hardware de propósito especial, la historia de HPC sugiere que los diseños de parte del consumidor finalmente prevalecerán. Nada de esto evitará que la gente sueñe con supercomputadoras personalizadas cada vez más poderosas.

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