jueves, 3 de mayo de 2012

[DISTRIBUIDOS Y PARALELOS] Supercomputación y aplicaciones

Las supercomputadoras fueron introducidas en la década de los sesenta y fueron diseñadas principalmente por Seymour Cray en la compañía Control Data Corporation (CDC), la cual dominó el mercado durante esa época, hasta que Cray dejó CDC para formar su propia empresa, Cray Research. Con esta nueva empresa siguió dominando el mercado con sus nuevos diseños, obteniendo el podio más alto en supercómputo durante cinco años consecutivos (1985-1990).

De principio a mediados de los años ochenta se vieron máquinas con un modesto número de procesadores vectoriales trabajando en paralelo, lo cual se convirtió en un estándar. El número típico de procesadores estaba en el rango de 4 a 16. En la última parte de los años ochenta y principios de los noventa, la atención cambió de procesadores vectoriales a sistemas de procesadores masivamente paralelos con miles de CPU ordinarios. En la actualidad, diseños paralelos están basados en microprocesadores de clase servidor que están disponibles actualmente. Ejemplos de tales procesadores son PowerPC, Opteron o Xeon, y la mayoría de las supercomputadoras modernos son hoy en día clústeres de computadores altamente afinadas usando procesadores comunes combinados con interconexiones especiales.

Supercomputación

Tecnología ampliamente usada en diferentes áreas de investigación.

Las simulaciones permiten conocer de antemano el resultado de ciertos experimentos. A menudo se necesitan equipos de altas prestaciones, que no están al alcance del investigador.

La supercomputación hace posibles esas ejecuciones, ayudando a predecir el desarrollo de ciertas áreas de la ciencia y su influencia en la forma de vivir del ser humano.

Algunas investigaciones requieren resolver matrices numéricas altamente pobladas:
  • Secuenciación genética.
  • Modelado de la propagación de impulsos eléctricos a través de las paredes del corazón.
Los supercomputadores y las técnicas de computación de altas prestaciones son la vía para que los investigadores puedan desarrollar herramientas y metodologías que permitan resolver los paradigmas de sus investigaciones.

Paradigmas de programación

Programación secuencial:

Cuando en un problema sólo participan operaciones, entradas y salidas se la denomina una estructura secuencial.
  • Manera tradicional de resolver los problemas problemas.
Programación paralela y distribuida:
  • Recursos utilizados simultáneamente para resolver problemas específicos.
  • Instrucciones ejecutadas en computadoras multinucleo.
  • Problema dividido en partes independientes que son ejecutadas paralelamente en cada unidad de proceso.
Caracteristicas de una supercomputadora
  • Las principales son:
  • Velocidad de Proceso: miles de millones de instrucciones de coma flotante por segundo.
  • Usuarios a la vez: hasta miles, en entorno de redes amplias.
  • Tamaño: requieren instalaciones especiales y aire acondicionado industrial.
  • Dificultad de uso: solo para especialistas.
  • Clientes usuales: grandes centros de investigación.
  • Penetración social: prácticamente nula.
  • Impacto social: muy importante en el ámbito de la investigación, ya que provee cálculos a alta velocidad de procesamiento, permitiendo, por ejemplo, calcular en secuencia el genoma humano, número Pi, desarrollar cálculos de problemas físicos dejando un margen de error muy bajo, etc.
  • Parques instalados: menos de un millar en todo el mundo.
  • Costo: hasta decenas de millones de dólares cada una de ellas.
Las supercomputadoras se utilizan para abordar problemas muy complejos o que no pueden realizarse en del mundo físico bien sea porque son peligrosos, involucran cosas increíblemente pequeñas o increíblemente grandes. A continuación damos algunos ejemplos:
  • Mediante el uso de supercomputadoras, los investigadores modelan el clima pasado y el clima actual y predicen el clima futuro .
  • Los astrónomos y los científicos del espacio utilizan las supercomputadoras para estudiar el Sol y el clima espacial.
  • Los científicos usan supercomputadoras para simular de qué manera un tsunami podría afectar una determinada costa o ciudad.
  • Las supercomputadoras se utilizan para simular explosiones de supernovas en el espacio.
  • Las supercomputadoras se utilizan para probar la aerodinámica de los más recientes aviones militares.
  • Las supercomputadoras se están utilizando para modelar cómo se doblan las proteínas y cómo ese plegamiento puede afectar a la gente que sufre la enfermedad de Alzheimer, la fibrosis enquistada y muchos tipos de cáncer.
  • Las supercomputadoras se utilizan para modelar explosiones nucleares, limitando la necesidad de verdaderas pruebas nucleares.




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