Un viaje a la supercomputing inspirado por la curiosidad
- HPE Cray Supercomputing
- Supercomputación y la era de la exaescala
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- Historia de Cray - Supercomputers inspirados por la curiosidad - Seymour Cray
Superar los límites de lo posible
Todo empezó con la visión de un solo individuo. Seymour Cray era un apasionado del arte de diseñar PC. Se sentía atraído por el reto de conseguir más y más velocidad a partir de circuitos y cables. Y lo hacía todo con gran sencillez y delicadeza.
El señor Cray fundó Cray Research en 1972 para formular nuevos interrogantes. Para hacer realidad su visión del sistema de computación más rápido del mundo. Vio lo imposible, se encogió de hombros y regresó a su tarea.
Con esta visión y un pequeño grupo de ingenieros, Cray fabricó el supercomputer Cray-1. Una obra maestra de la ingeniería, el Cray-1 reescribió la tecnología de computación desde el procesamiento hasta la refrigeración y el embalaje. Y marcó la historia de una empresa y un sector para siempre.
Del Cray-1 al HPE Cray
La misión de Cray Research en sus inicios fue construir los ordenadores más rápidos del sector y liderar la computación científica a gran escala. Pero cuando la empresa observó lo que la gente podía hacer con esos sistemas, la misión dio un giro. El concepto de velocidad se amplió incorporando el compromiso de ayudar a resolver los problemas científicos e industriales que hacen que el mundo sea un lugar más seguro, más saludable y más inteligente.
HPE compartió la visión que comenzó con Seymour Cray. En 2019, HPE adquirió Cray y con ello inició un nuevo capítulo en el dinámico y vibrante viaje de la supercomputing.
Décadas de 1970 y 1980: Ideas revolucionarias en materia de gigaflops y arseniuro de galio
PRIMER CLIENTE: Laboratorio Nacional de Los Álamos (en la imagen)
DATO CURIOSO: El supercomputer Cray-1 fue considerado el más rápido del mundo desde 1976 hasta 1982. Medía 26 metros de ancho y 20 pies de alto, y contenía 90 kilómetros de cables.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El supercomputer Cray-1 obtuvo un rendimiento excepcional de 160 megaflops en un tamaño reducido y su forma cilíndrica, una memoria de semiconductor con capacidad de 1 millón de palabras, un tamaño de palabra de 64 bits, un compilador Fortran optimizado y una técnica llamada «encadenamiento».
PRIMER CLIENTE: Digital Productions
DATO CURIOSO: La compañía cinematográfica Digital Productions utilizó el sistema Cray X-MP para crear imágenes para el clásico de culto The Last Starfighter, una de las primeras películas en utilizar imágenes generadas por ordenador.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Cray migró a una arquitectura de procesamiento paralelo con el sistema X-MP. El sistema incluía dos procesadores vectoriales en paralelo con memoria compartida, con un ciclo de reloj de 9,5 nanosegundos. Cray fabricó 11 versiones diferentes del X-MP, la más rápida alcanzó los 941 megaflops.
PRIMER CLIENTE: National Magnetic Fusion Energy Computer Center
DATO CURIOSO: El supercomputer Cray-2 recibió el apodo «Bubbles» (Burbujas). Fue el primer supercomputer en utilizar refrigeración por inmersión en líquido. Los circuitos del sistema se calentaban tanto que el líquido hervía. Así que Seymour Cray decidió dar total visibilidad al fenómeno: a través de los paneles de vidrio se podía ver el líquido en ebullición.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El Cray-2 estaba compuesto por una arquitectura vectorial de cuatro procesadores con una memoria de 64 bits, una capacidad de 256 millones de palabras (la memoria central de mayor capacidad disponible en cualquier ordenador) y una velocidad de reloj de 4,1 nanosegundos. Alcanzó una velocidad máxima de 1,9 gigaflops.
PRIMER CLIENTE: Centro de Investigación Ames de la NASA
DATO CURIOSO: El supercomputer Cray Y-MP tuvo una breve aparición en la película «Sneakers» de 1992. Allí se puede ver cómo los protagonistas (Ben Kingsley y Robert Redford) están sentados en un Y-MP mientras hablan sobre cómo cambiar el mundo.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El Cray Y-MP fue el primer supercomputer del mundo en obtener un rendimiento superior a 1 gigaflop. Considerado la continuación del X-MP, el sistema inicial tenía ocho procesadores vectoriales en paralelo, circuitos más densos y una memoria central con mayor capacidad. El Y-MP alcanzó una velocidad máxima de 2,67 gigaflops.
Décadas de 1990 y 2000: Cambio y crecimiento
PRIMER CLIENTE: Centro Europeo de Predicciones Meteorológicas a Plazo Medio
DATO CURIOSO: Ford Motor Company fue el primer cliente comercial del sistema Cray C90.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Originalmente conocido como Cray Y-MP C90, este superordenador con sistema de vector paralelo estaba compuesto por 16 CPU nuevas con una velocidad de 1 gigaflop cada una y 2 gigabytes de memoria central. Logró un rendimiento cinco veces superior al de la versión anterior de Cray. Una de las principales características de su arquitectura era el pipeline de doble vector que permitía a cada una de las CPU entregar dos resultados vectoriales por unidad funcional en cada período de reloj.
DATO DEL CLIENTE: Gestionó pedidos para 55 sistemas durante su primer año solamente.
DATO CURIOSO: El sistema Cray Y-MP EL fue el primer superordenador de Cray Research que se vendió en el sector de los servicios financieros y en Europa del Este.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El superordenador Y-MP EL redujo los costes de entrada de los clientes. Podía configurarse hasta con cuatro procesadores y 1042 megabytes de memoria. Tenía un diseño compacto, con refrigeración por aire y de fácil alimentación. Con memoria equilibrada y ancho de banda de E/S, el Y-MP EL ofrecía el mayor rendimiento disponible en su punto de precio. Posteriormente, evolucionó para convertirse en la serie EL90.
PRIMER CLIENTE: AT&T Bell Labs
DATO CURIOSO: El supercomputer Cray M90 ofrecía una capacidad de memoria hasta 125 veces superior a la del sistema original Y-MP.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: La serie de superordenadores Cray M90 (originalmente llamada Y-MP M90) era una variante de gran capacidad de memoria del sistema Cray Y-MP. Con tecnología DRAM, la serie de superordenadores estaba disponible en configuraciones de dos, cuatro u ocho procesadores con una capacidad de memoria hasta de 4 mil millones de palabras. Permitió a los usuarios abordar problemas complejos sin necesidad de desglosarlos y ejecutarlos por separado.
PRIMER CLIENTE: Pittsburgh Supercomputing Center
DATO CURIOSO: Los planificadores de misiones de la NASA en el Propulsion Laboratory utilizaron un sistema T3D para explorar los mejores lugares de aterrizaje en Marte.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El supercomputer Cray T3D fue el primer sistema de procesamiento paralelo masivo de Cray y el primer sistema heterogéneo escalable del mundo. Fue diseñado, desarrollado, fabricado y lanzado al mercado en tan solo 26 meses. El T3D conectaba un conjunto paralelo masivo de microprocesadores fabricados por Digital Equipment Corporation para un procesador vectorial diseñado por Cray y estaba disponible en tamaños de 32 a 2084 procesadores.
DATO DEL CLIENTE: Gestionó 37 pedidos anticipados antes del anuncio.
DATO CURIOSO: La serie J90 fue el producto mejor vendido fabricado por Cray, con más de 170 sistemas vendidos solamente en su primer año, el 40 % de ellos a clientes que compraban por primera vez un producto Cray.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: La serie J90 se caracterizó por ser un sistema escalable y de bajo coste, disponible en configuraciones de 8, 16 y 32 procesadores. Contaba con un ancho de banda entre 10 y 20 veces superior al de la competencia y mejor ratio precio/rendimiento al reducir la complejidad de las CPU y utilizar CMOS (chips de semiconductores complementarios de óxido metálico) avanzados de bajo costo y alta velocidad. Los precios de los sistemas iban desde 225 000 dólares en adelante.
DATO DEL CLIENTE: Gestionó 8 pedidos anticipados antes del anuncio.
DATO CURIOSO: El sistema T90 fue el primer superordenador inalámbrico del mundo. Valiéndose de un dispositivo pionero que conectaba los módulos de procesador a la memoria, Cray eliminó todo el cableado interno. (A modo de comparación, el sistema C90 tenía 54 kilómetros de cables.)
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El sucesor de la línea C90, la serie Cray T90 de procesamiento vectorial paralelo, estaba disponible con 1 a 32 procesadores y proporcionaba hasta 60 gigaflops de rendimiento. Sustituyó los cables de interconexión por conectores de fuerza de inserción cero (eZIF) activados eléctricamente con 400 contactos de señal cada uno.
PRIMER CLIENTE: Pittsburgh Supercomputing Center
DATO CURIOSO: El Cray T3E fue el primer superordenador del mundo en obtener un rendimiento de 1 teraflop en una aplicación del mundo real. En 1997, los sistemas T3E se situaron en el puesto 14 en la lista de los 20 superordenadores más populares del mundo.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Con una capacidad inigualable, el sistema T3E podía escalar de manera eficiente y rentable de decenas a miles de procesadores. Este supercomputer se destacó por su capacidad de escalar cada parte del sistema con el número de procesadores: comunicación entre procesadores, sistema operativo, E/S y memoria.
PRIMER CLIENTE: Alabama Supercomputer Authority
DATO CURIOSO: Ford Motor Company compró cinco superordenadores Cray SV1, convirtiéndose en el principal cliente del sistema.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El sistema de vector escalable SV1 incluía procesadores con un rendimiento pico de cuatro gigaflops, nodos de un solo armario con un rendimiento pico de hasta 32 gigaflops y herramientas de agrupación en sistemas que se combinaban para crear un supercomputer capaz de ofrecer un rendimiento de 1 teraflop. Introdujo innovaciones como la primera memoria caché vectorial del mundo. Y superó 8 veces a la competencia en términos de precio/rendimiento.
PRIMER CLIENTE: Departamento de Defensa de los Estados Unidos
DATO CURIOSO: Los procesadores Cray® X1 se calentaban tanto que los ingenieros crearon una innovadora tecnología de rociado evaporativo para evitar el sobrecalentamiento de los módulos.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El sistema Cray X1 fusionó el rendimiento del procesador de los sistemas de vector con la escalabilidad del procesamiento paralelo masivo, una hazaña que durante mucho tiempo se consideró imposible. Los subsistemas de memoria y la interconexión de alto rendimiento permitieron al sistema X1 escalar hasta 4096 procesadores y obtener un rendimiento pico de 50 teraflops. Una actualización importante: el X1E triplicó el rendimiento pico y la densidad de computación.
PRIMER CLIENTE: Sandia National Laboratories
DATO CURIOSO: Cray rompió la barrera de los petaflops con el sistema XT5 «Jaguar» del Laboratorio Nacional Oak Ridge (en la imagen). El sistema Jaguar, con 200 armarios, 224 256 núcleos de procesamiento y 1,759 petaflops, fue el superordenador más rápido del mundo de 2009 a 2010.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Cray desarrolló la tecnología que se convertiría en la serie Cray® XT™ en asociación con Sandia National Laboratories. El sistema XT paralelo masivo contaba con una interconexión diseñada por Cray, refrigeración por aire y podía escalar de un solo armario a cientos.
PRIMER CLIENTE: Pacific Northwest National Laboratory
DATO CURIOSO: Un investigador de Georgia Tech utilizó el sistema Cray® XMT™ del PNNL para identificar a los usuarios más influyentes de Twitter en 2009. La máquina procesó los tweets más destacados del día de sus casi 18 millones de usuarios en tan solo una hora.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El sistema Cray XMT era una plataforma escalable y multiproceso masiva con una arquitectura de memoria compartida ideal para el análisis de datos a gran escala y la minería de datos. El diseño se basaba en un blade de computación Cray XT, pero utilizaba chips Cray Threadstorm personalizados. Un solo procesador Threadstorm podía mantener 128 hilos simultáneos.
Década de 2010: Aprovechar el Big Data
DATO DEL CLIENTE: El Centro Suizo de Computación Científica (CSCS) recibió el primer sistema beta.
DATO CURIOSO: Los científicos que utilizan el sistema Cray® XE6™ de CSCS resolvieron un enigma de hace 300 años sobre por qué el campo magnético de la Tierra sigue moviéndose hacia el oeste. Una pista: es el núcleo.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El supercomputer XE6 tomó la infraestructura de la serie XT e incorporó procesadores AMD multinúcleo y la revolucionaria interconexión Gemini de Cray. Gemini ofrecía tasas de mensajería extremas y una latencia muy mejorada. El XE6 podía escalar a más de 1 millón de núcleos de procesador y superar los 10 petaflops.
PRIMER CLIENTE: Centro Suizo de Computación Científica
DATO CURIOSO: El sistema «Titán» de la serie Cray® XK™ del Laboratorio Nacional Oak Ridge (imagen) encabezó la lista de los superordenadores más rápidos del mundo en 2012. Se mantuvo entre los 10 primeros durante los siguientes siete años. En 2019, el Laboratorio Nacional Oak Ridge nombró al sistema «Frontier» de Cray® Shasta™ como sucesor del «Titán».
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: La serie Cray XK combinó la interconexión Gemini, los procesadores escalares multinúcleo AMD y las GPU multinúcleo de NVIDIA para crear un verdadero supercomputer híbrido. El sistema era capaz de escalar a 500 000 procesadores y más de 30 petaflops.
PRIMER CLIENTE: High Performance Computing Center Stuttgart (en la imagen)
DATO CURIOSO: Lanzado en 2016, el supercomputer XC50 logró un rendimiento pico de 1 petaflop en un solo armario. En cambio, el primer sistema Cray en romper la barrera de los petaflops tenía 200 armarios.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Escalable a 500 petaflops, el sistema Cray® XC™ fusionó el procesamiento escalar, el coprocesamiento y la tecnología de aceleración en una sola máquina altamente escalable. También introdujo la interconexión Aries, que aportó mejoras significativas en todas las mediciones y resolvió el desafío de proporcionar un ancho de banda global escalable y rentable.
DATO DEL CLIENTE: El primer producto de Urika® Cray® tuvo varios usuarios pioneros, entre ellos, el Institute of Systems Biology, Mayo Clinic, Noblis y el Centro Suizo de Computación Científica.
DATO CURIOSO: En un principio, Urika se escribía uRiKA. Significaba «Universal RDF Integration Knowledge Appliance».
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: El primer producto Urika fue diseñado para un enfoque basado en gráficos para el análisis de relaciones de Big Data. Empleaba procesadores multihilo masivos y una arquitectura de memoria compartida masiva. La aplicación, que posteriormente recibió el nombre de Urika-GD, se complementó con la plataforma de análisis extremo Urika-XA y la plataforma de análisis ágil Urika-GX.
DATO DEL CLIENTE: Railway Technical Research Institute fue el primer cliente anunciado públicamente de la serie CS.
DATO CURIOSO: ¿Qué tienen en común Shadow, Ollie, BeBop y Nurion? Una pista: No son mascotas. Son algunos de los sistemas de la serie CS que han entrado en la lista TOP500 de superordenadores. Nurion alcanzó el puesto 11 en 2018.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Los superordenadores de la serie Cray® CS™ incluían lo último en tecnología de procesamiento, conectividad de red y refrigeración, a la vez que eran altamente personalizables para cargas de trabajo híbridas, de computación y de datos. La iteración final de la serie, el sistema CS500, podía escalar a más de 60 petaflops.
PRIMER CLIENTE: Gobierno de los Estados Unidos
DATO CURIOSO: Cuando se lanzó Cray® CS-Storm™ en 2014, era el sistema GPU más denso del mundo.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: Basado en la arquitectura de la serie CS, el supercomputer CS-Storm fue diseñado para cargas de trabajo aceleradas por GPU. Una única unidad de rack de alta densidad proporcionaba hasta 980 teraflops de rendimiento de precisión doble. El sistema es adecuado para acelerar cargas de trabajo de computación como el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo, la simulación de yacimientos y la inteligencia geoespacial.
PRIMER CLIENTE: Laboratorio Nacional Argonne
DATO CURIOSO: un supercomputer HPE Cray a exaescala es 6000 millones de veces más rápido que el Cray-1.
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA: el supercomputer HPE Cray se ha diseñado para las cargas de trabajo de la era de la exaescala. Es compatible con una amplia variedad de tecnologías de procesador y cargas de trabajo convergentes, elimina la distinción entre clústeres y superordenadores, y fusiona las cargas de trabajo de HPC e inteligencia artificial con la productividad de la nube. La revolucionaria interconexión HPE Slingshot sirve de red troncal. Los tres primeros supercomputers a exaescala de los Estados Unidos son sistemas HPE Cray.