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Sumário 1. Introdução 2. Supercomputadores 2. 1 Características 2. 2 Os primeiros Supercomputadores 3. TOP 500 3. 1 Países 3. 2 Áreas de aplicação 3. 3 Sistemas Operacionais 3. 4 Número de núcleos de Processamento 3. 5 Arquiteturas 3. 6 Interconexão 4. Exemplos de Super 4. 1 Tianhe-1A 4. 2 Jaguar 4. 3 Tupã 0 p Para entender a grandeza de uma supermaquina de processamento e as infinitas possibilidades de utilização, precisa-se antes entender como elas surgiram e quais são suas principais características.

Conhecendo então o que são os supercomputadores e como eles estão elacionados com a nossa realidade atual, poderemos então ver sua Importância e os benefícios trazidos à humanidade. Grande porte, enorme capacidade de memória e de processamento de informações, estas são algumas características de uma supermáquina da computação. tecnologias provocam a queda no custo das operações realizadas pelos computadores.

Em 1961, o custo por GFLOPS era de US$ 1 trilhao, enquanto que hoje em dia o custo é de apenas USSO, 13 Como vimos, supercomputadores são únicos em vários aspectos, iremos ressaltar algumas dessas principais características. 2. 1 . Velocidade de Processamento A velocidade de processamento de um supercomputador é medida em FLOPS (Floating point Operations per Second), ou seja, é quantidade de operações de ponto flutuante por segundo. Os supercomputadores atuais atingem velocidades na grandeza dos petaflops (PFLOPS), o que equivale a quatrilhões de cálculos por segundo.

Para se ter uma ideia, o processamento de um computador pessoal chega nos 100 gigaflops (Core i7 980x da Intel), ou seja, cerca de 10 mil vezes menor que de um supercomputador. 2. 1. 2 Tamanho A arquitetura moderna de supercomputadores envolve vários omputadores interconectados e vários processadores trabalhando simultaneamente, o que requer instalações e sistemas de refrigeração especiais. Eles chegam a ocupar salas inteiras. O supercomputador número 1 da lista TOP 500 (Tianhe-1A), por exemplo, tem 103 gabinetes do tamanho de uma geladeira, pesa 155 toneladas e ocupa uma área de 1. 00 metros quadrados. 2. 1. 3 Clientes Usuais 20F 10 exemplo, o supercomputador brasileiro Tupã, foi adquirido pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) que é um um dois maiores institutos do país, com um dos 5 maiores centros de climatologia do mundo. . 1-4 Constante Evolução Desde que foi criada, em 1993, a lista Top 500 já teve 13 líderes, sendo que o maior tempo que um supercomputador permaneceu como o mais rápido foi cerca de 3 anos (Blue Gene/L da IBM). Outros como o Cray Jaguar e o IBM Roadrunner ficaram apenas 1 ano no topo da lista.

Constantemente vemos anúncios de que novas supermáquinas estão em construção e desenvolvimento, o que nos leva a conclusão de que esse setor está sempre avançando e evoluindo. 2. 1. 5 Preço Elevado Atualmente, os supercomputadores chegam a custar até centenas de milhões de dólares. O Cray Jaguar custou 100 milhões de dólares, o preço equivalente a mais ou menos 85 mil computadores pessoais. 2. 2 Os primeiros supercomputadores Há muitas divergências quanto ao primeiro supercomputador que existiu. Vamos entender as três principais ideias do surgimento dessas maquinas. . 2. 1 IBM 704 Apresentado em 1 955, esse computador foi o primeiro capaz de fazer operações de ponto flutuante. Dentre suas outras principais características, sua estrutura ainda utilizava válvulas e foi criada para ele a primeira linguagem de 30F 10 grandes avanços, dentre eles, houve a ransição das válvulas para os transístores. Cada transistor era centenas de vezes menor que uma válvula, era muito mais durável e tinha a vantagem de gerar menos calor. Alguns exemplos de supercomputadores que surgiram na época foi o CDC 6600 e o IBM 360/95. . 2. 3 cray 1 para muitos o Cray 1, lançado em 1 976, foi o primeiro supercomputador da história. O supercomputador operava em 80MHz, tinha 8MB de memória RAM, chegava a fazer 250 MFI_OPS e nele foi usado pela primeira vez o conceito de processamento vetorial. A empresa desenvolvedora, a Cray Research, dominou o mercado de upercomputação durante 25 anos (1965-1990). O projeto Top 500 é um ranking dos 500 supercomputadores mais poderosos do mundo. O projeto iniciou-se em 1993, e publica uma lista atualizada a cada seis meses.

A primeira atualização do ano ocorre em Junho, coincidindo com a International Supercomputer Conference, e a segunda em Novembro, na IEEE Supercomputer Conference. Na última lista do Top 500, divulgada em Novembro de 2010, o supercomputador mais poderoso é o Tianghe-1A da China, que atingiu 2,5 PFLOPS. Em segundo lugar está o Jaguar – Cray que até então estava no topo (desde novembro e 2009). Esses dois supercom utadores serão melhor analisados em uma seção 40F com mais supercomputadores (mais de 50%).

Outros países com numero significativo são o Japão e China na Ásia, e Alemanha, Reino Unido e Fraga na Europa. 3. 2 Áreas de Aplicação São várias as áreas de aplicações de um supercomputador, como por exemplo, na parte de pesquisas militares, científica, quimica, medicina ou física. São muito importantes na parte de investigação, permitindo analisar a ordem do genoma, o número pi, números complexos ou até mesmo simulações de armamento nuclear. Na última lista lançada do top 500, 82% dos supercomputadores utilizam o sistema Linux como sistema operacional.

Em muitos casos não existem indicações de qual distribuição Linux está sendo usada, mas entre os computadores com sistema operacional especifico, a distribuição Suse Linux domina. Alguns outros supercomputadores utilizam sistemas desenvolvidos internamente, como é o caso do Cray Linux Environment (versão Linux da Cray). 3. 4 Número de núcleos de processamento Cada vez mais o número de núcleos continuam a aumentar. Computadores como o Tianhe-1A e o Jaguar possuem 186. 68 e 224. 162 núcleos de processamento, respectivamente.

As arquiteturas utilizadas nos su ercomputadores atuais são o cluster e o MPP 0 construído a partir de computadores convencionais, os quais são ligados em rede e juntos trabalham como se fossem uma única máquina de grande porte. 3. 5. 2 MPP Os MPPs (Massively Parallel Processors) são multicomputadores NORMA construídos com milhares de processadores comerciais conectados por uma rede de alta velocidade. O alto desempenho é obtido com o grande numero de processadores. O fato de haver troca de mensagens torna a programação mais ificil que nos casos em que a memória é compartilhada.

As interconexões utilizadas são o Gigabit Ethernet e o Infiniband. 3. 6. 1 Gigabit Ethernet A tecnologia Gigabit Ethernet é uma ótima opção para redes de telecomunicação de alta velocidade. A migração das tecnologias Ethernet e Fast Ethernet para a tecnologia Gigabit Ethernet não exige grande investimento, já que as especificações técnicas são mantidas. 3. 6. 2 Infiniband O InfiniBand é um barramento serial que oferece 2. 5 Gigab•ts (312 MB/s) por segundo por par de cabos, onde um envia e outro recebe dados.

Como a comunicação é bidirecional, temos 312 MB/s em cada sentido, totalizando um barramento total de 625 MB/s, mas que poderia ser utilizado plenamente apenas caso ambos os dispositivos transmitissem grandes quantidades de dados ao mesmo tempo. Também é possível aumentar a la ura do barramento usando mais cabos, A 6 0 Exemplos de Supercomputadores Nesta seção vamos analisar 3 supercomputadores: os dois mais poderosos do mundo e 0 290 da lista Top 500 (supercomputador brasileiro, Tupã).

O Tianhe-1A está localizado no Centro Nacional de Supercomputadores, em Tianjin (China), e ocupa a primeira colocação no ranking Top-500. Foi desenvolvido pela Universidade Nacional de Defesa e Tecnologia (NUDT), com a ajuda da Nvidia. Uma das novas tendências dos supercomputadores é de eles estarem se tornando híbridos, ou seja, construídos com uma mistura de CPUS e GPUS. O supercomputador chinês utiliza 7. 168 GPUs Nvidia Tesla e 14. 336 CPUs Intel Xeon, totalizando em um desempenho de 2,5 petaflops.

Sua performance equivale a de 1 75 mil laptops ou 50 mil processadores, o que consumiria cerca de 12 megawatts de potência. Porém, ao utilizar esse modelo heterogêneo, mesclando GPIJS paralelas com CPUs multicore, foi possivel obter maior desempenho e eficiência energética, gastando 4 megawatts de potência (três vezes mais eficientes em termos energéticos). Os cientistas chineses não consideram a supermáquina pronta, eles pretendem adicionar centenas ou até milhares de processadores chineses, chamados Feiteng- 1000, que deverão aumentar ainda mais o desempenho.

Esse alto processamento será utilizado em dados sísmicos ara ex loração de petróleo, pesquisas médicas e prole 0 segunda colocação nos computadores mais poderosos do mundo. Ele possui 37. 376 rocessadores AMD six-core Istanbul Opteron e 7. 832 processadores AMD quadcore Opteron, que resultam em uma capacidade de 1,76 PFLOPS. Além disso o sistema todo tem 362 terabytes de memória RAM e IO petabytes de disco rígido compartilhado. O mais interessante é que este supercomputador surgiu a partir de 3 grandes atualizações.

Começando como um sistema de apenas 26 TFLOPS em 2005, o Jaguar foi atualizado para 119 TFLOPS em 2006 e 263 TFLOPS em 2007 com tecnologia cray XT4. Em 2008, ele foi expandido com a adiçao do cray XT5 com PFLOPS. Finalmente em 2009, as duas partes XT do Jaguar foram ombinadas em um unico sistema usando uma rede Infiniband. Uma das grandes características do Jaguar é ele ser dedicado ? pesquisa aberta, cientistas de centros de pesquisa, universidades, empresas, governos e organizações sem fins lucrativos podem usar o poder computacional em seus projetos.

Adquirido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), o supercomputador brasileiro nomeado Tupã está na 29a posição do Top 500, a mais alta colocação já alcançada por uma máquina instalada no Brasil. O valor total do investimento foi de cerca de R$ 50 milhões, sendo R$ 35 milhões inanciados pelo Ministério da Ciência e Tecnolo ia or meio da Finep) e os outros R$ 15 milhões 80F 10 supercomputador tem um desempenho de D’I’I TFLOPS, o equivalente a trilhões de cálculos por segundo.

Para se ter uma ideia da grande capacidade de processamento adquirido, o antigo computador da unidade que recebeu a supermáquina Tupã tinha um desempenho de apenas 6 TFLOPS. Atualmente ele é o terceiro mais poderoso entre os supercomputadores dedicados ? prev. sao numenca operacional de tempo e de clima sazonal, e o oitavo em aplicações para mudanças limáticas, possibilitando ao Brasil a oportunidade de gerar cenários futuros de clima que apoiarão o quinto relatório do IPCC (painel da ONU que avalia consequências do aquecimento global).

Ou seja, com o Tupã, o INPE poderá gerar previsões de tempo com mais antecedência, confiabilidade e qualidade, ampliando o nível de detalhamento para 5 km na América do Sul e 20 km para o globo terrestre. Fenômenos da natureza como chuvas intensas, geadas e secas serão previstas com maior facilidade, beneficiando tanto aos centros de pesquisas quanto à população e o país. Conclusão Vimos que a tecnologia de supercomputadores busca reduzir o tamanho dos seus componentes, tornando as possibilidades mais viáveis para usuários domésticos.

Isso nao quer dizer que teremos um Jaguar como computador pessoal, mas com a constante evolução dos computadores, podemos ter uma máquina de mesmo desempenho em um futu ante. importantes descobertas nas áreas da ciência. E em alguns casos beneficiando países e a vida das pessoas. Uma importante observação é a preocupação com o desenvolvimento de máquinas não só potentes, mas preocupadas ao mesmo tempo com desempenho e ficiência energética. Supercomputadores híbridos estão se tornando cada vez mais comuns no topo dos mais poderosos, vendo assim uma provável tendência do futuro.

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