Con motivo de la International Supercomputing Conference (ISC o Conferencia Internacional de Supercomputación), Kirk Skaugen, vicepresidente y director general del Data Center Group de Intel Corporation, expuso a grandes rasgos la visión de la compañía que le permitiría alcanzar una capacidad de computación cifrable en exaFLOP/s antes de la próxima década. Un exaFLOP/s es un trillón de cálculos por segundo, cientos de veces más de la capacidad de los superordenadores más potentes de la actualidad.
Según Skaugen, para que en un futuro se puedan alcanzar niveles de rendimiento que superen el exaFLOP/s, no solo deberán coordinarse los esfuerzos de la industria informática y de los gobiernos, sino que también se deberá invertir en planteamientos como el que adelanta Intel con su arquitectura Intel® Many Integrated Core (Intel® MIC). Problemas técnicos como la gestión del aumento explosivo en el volumen de datos que se ha producido en Internet, la búsqueda de soluciones al cambio climático y la paliación de los crecientes costes de recursos como el petróleo y el gas natural, requerirán cada vez más recursos informáticos que solo podrán verse satisfechos con superordenadores de cada vez mayor potencia.
“Aunque los procesadores Intel® Xeon® constituyen, claramente, la arquitectura dominante entre los 500 superordenadores más potentes de la actualidad, Intel sigue centrando su atención en la computación de alto rendimiento para abrir la exploración de nuevas fronteras gracias a la arquitectura Many Integrated Core, que permitirá abordar tareas que requieran niveles de cálculo de petaFLOP/s y exaFLOP/s,” afirmó Skaugen. “Intel está excepcionalmente preparada gracias a sus incomparables tecnologías de producción, sus recientes innovaciones en materia de arquitecturas y la familiaridad de su entorno de software, lo que nos acerca más si cabe a esta nueva y emocionante barrera que es el exaFLOP/s.”
Allanando el camino hacia el exaFLOP/s
Una infatigable dedicación por cumplir la Ley de Moore (que afirma que se debe doblar, cada aproximadamente 2 años, la densidad de transistores en los microprocesadores para así aumentar la funcionalidad y el rendimiento al tiempo que se reducen los costes), combinada con un modelo de programación innovador y altamente eficiente y una enorme escalabilidad son los factores que destacó Skaugen como las claves para pasar de la informática medida en petaFLOP/s a una nueva era de computación en exaFLOP/s. Sin embargo, semejante aumento de rendimiento conlleva un considerable incremento en el consumo energético.
Así, por ejemplo, el superordenador más potente de China, el Tianhe-1A, requeriría más 1,6 GW para llegar a superar el exaFLOP/s, lo que representa el suministro energético de 2 millones de hogares. Esto plantea grandes dificultades a nivel energético.
Para abordar este desafío, Intel, junto a otros investigadores europeos, ha establecido tres laboratorios en Europa con los siguientes objetivos clave: crear una presencia de colaboración constante en Europa, aprovechar la cada vez más importante presencia europea en el sector de la computación de alto rendimiento (HPC) y ampliar exponencialmente la capacidad de la ciencia y la ingeniería informáticas, así como la informática estratégica. Uno de los objetivos técnicos de estos laboratorios consiste en crear aplicaciones de simulación que tomen en consideración la eficiencia energética a la hora de superar la barrera del exaFLOP/s.
Skaugen afirmó que existe un enorme potencial de crecimiento en el mercado de la informática de alto rendimiento. Mientras que los superordenadores de los años ochenta ofrecían una capacidad de cálculo de gigaFLOP/s (es decir, miles de millones de cálculos de punto flotante por segundo), los sistemas más potentes de la actualidad han superado esos valores varios millones de veces. Esto, a su vez, ha aumentado la demanda de procesadores para superordenadores. Así, Intel estima que, para 2013, los 100 superordenadores más potentes del mundo emplearán un total conjunto de un millón de procesadores. Para 2015, se espera que esta cifra se duplique, con previsiones de llegar a los 8 millones de procesadores antes de que culmine la década. Las previsiones actuales estiman que el sistema más potente del mundo alcanzará los 100 petaFLOP/s en 2015, y superará el exaFLOP/s en 2018. Antes del final de la década, se estima que el sistema más potente del planeta sea capaz de ofrecer un rendimiento de más de 4 exaFLOP/s.
El impulso en el desarrollo de software de manos de la arquitectura Intel MIC
La arquitectura MIC de Intel es una incorporación fundamental al catálogo de productos de la compañía, que ya incluye los procesadores Intel Xeon, y se espera que ayude a impulsar al sector para entrar en la era de la computación en exaFLOP/s. Intel planea producir su primer producto MIC, actualmente designado con el nombre en clave "Knights Corner", empleando su tecnología en nodo de 22 nanómetros y sus transistores tridimensionales Tri-Gate . Actualmente, Intel envía plataformas MIC experimentales para el desarrollo de software, bajo el nombre en clave "Knights Ferry", a colaboradores de confianza en el desarrollo de estas plataformas.
En la ISC, Intel y algunos de sus colaboradores, entre los que se cuentan el Forschungszentrum Juelich, el Leibniz Supercomputing Centre (LRZ), el CERN y el Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI), mostraron sus primeros avances empleando la plataforma “Knights Ferry”. Estas exhibiciones demostraron cómo la arquitectura MIC de Intel permite obtener altas prestaciones, así como ciertas ventajas en la programabilidad del software.
“Las ventajas que presenta la arquitectura MIC de Intel en cuanto a modelo de programación nos permiten escalar rápidamente las aplicaciones que ya ejecutamos en procesadores Intel Xeon a la plataforma de desarrollo de software Knights Ferry,” afirmó el profesor Arndt Bode del Centro Leibniz de Supercomputación. “Esta carga de trabajo fue originariamente desarrollada y optimizada para procesadores Intel Xeon, pero gracias a la familiaridad del modelo de programación, hemos podido optimizar el código para la arquitectura Intel MIC en cuestión de horas, obteniendo en el proceso más de 650 GFLOPS de rendimiento.”
Además, Intel mostró varias plataformas para servidores y estaciones de trabajo, producidas por SGI, Dell, HP, IBM, Colfax y Supermicro, colaboradores con Intel en la planificación de productos basados en “Knights Corner.”
“En el diseño de arquitecturas para una computación mensurable en exaFLOP/s, SGI destaca la importancia de las comunicaciones entre procesadores, el aprovechamiento energético, la densidad y la usabilidad,” afirmó el Dr. Eng Lim Goh, director de desarrollo tecnológico de SGI. “Los productos Intel MIC cubrirán todas estas prioridades, especialmente al combinar la familiaridad del entorno de programación x86 con una mayor densidad de computación.”
TOP500: la lista de los 500 superordenadores más potentes del mundo
La 37ª edición de la lista Top500, que fue anunciada con motivo de la ISC, demuestra que Intel sigue siendo toda una potencia en la computación de alto rendimiento, pues sus arquitecturas dan vida a 387 de estos sistemas, es decir, a más de un 77%. De todas las nuevas incorporaciones a la lista de 2011, los sistemas Intel suponen casi un 90%. Más de la mitad de estas nuevas incorporaciones están basadas en los recientes procesadores de la serie Intel Xeon 5600 que, ya animan a más del 35% de los sistemas de la lista TOP500, el triple que el año pasado. Además, las arquitecturas Intel dan vida a 5 de los 10 sistemas más potentes del mundo.
La compilación lista semestral de superordenadores TOP500 corre a cargo de Hans Meuer, de la Universidad de Mannheim, Erich Strohmaier y Horst Simon, del Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación Energética dependiente del Departamento de Energía de Estados Unidos, y Jack Dongarra, de la Universidad de Tennessee. El informe completo está disponible en www.top500.org.
Si desea más información sobre la ISC'11, incluyendo exhaustivas descripciones de las exhibiciones y rendimiento real de los productos basados en arquitecturas MIC de Intel que se mostraron en la conferencia, la presentación de Kirk Skaugen y fotos del evento, puede consultarlas en http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2152.
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