La nueva era de los superordenadores

Cuando en junio de 1993 se dio a conocer por primera vez la lista Top500 -el
ranking mundial de los 500 ordenadores más potentes que existen en el planeta-
el equipo con mayor rendimiento (ubicado en Los
Alamos National Laboratory) no alcanzaba ni siquiera de lejos un Teraflop de
capacidad, esto es, un trillón de operaciones de cálculo por segundo.

Desde entonces, la conocida lista Top500 se ha ido renovando dos veces al año
(en noviembre y en junio) y en noviembre del año 2000, el superordenador más
potente del mundo llegó a superar los 4 Teraflops o cuatro trillones de cálculos
por segundo.

Si avanzamos en el tiempo hasta el último ranking de superordenadores
publicado por Top500 podremos observar cómo esos 4 Teraflops son ahora el mínimo
requerido para estar al final de la lista, es decir, con esa potencia tan sólo
se puede aspirar a ocupar la última posición a escala global.

Para dar alguna pincelada sobre este fenómeno, basta comentar que el
rendimiento total de los 500 superordenadores de la última lista (junio de este
año) asciende a los 4,92 Petaflops (cuatrillones de operaciones por segundo) o
lo que es lo mismo, 4.920 Teraflops. En noviembre de 2006, esta suma quedaba en
los 3,54 Petaflops, y en junio del pasado año alcanzaba los 2,79 Petaflops.

Por fabricantes, IBM domina la última
lista Top500, con el superordenador
BlueGene/L,
ubicado en el laboratorio de investigación estadounidense
Lawrence Livermore, al contar con una
capacidad de proceso de 280,6 Teraflops y estar basado en los chips Power del
Gigante Azul.

En segunda posición aparece el modelo XT4/XT3 del fabricante
Cray, el cual alcanza los 101,7 Teraflops y
está compuesto por más de 11.000 nodos de proceso basados en los chips
Opteron de
AMD.
El tercero en la lista también pertenece a Cray y se compone de procesadores
Opteron, superando ligeramente los 100 Teraflops.

El resto de los primeros ordenadores ubicados en el Top10 se sitúan por
debajo de los 100 Teraflops, y casi todos pertenecen a IBM excepto el octavo y
el décimo, correspondientes a
Dell
y SGI, respectivamente.

De hecho, del total de 500 equipos, el 38,4 por ciento se han diseñado con
tecnología IBM, si bien registra una caída desde el 47,2 por ciento de hace un
año), mientras que HP sube posiciones desde el 31,6 por ciento de junio de 2006
hasta su actual cuota del 40,6 por ciento del total de equipos.

Nuevas configuraciones

Este impresionante aumento de la capacidad de proceso desde 1993 -medida a
través de la conocida métrica Linpack- no es de extrañar si atendemos al ritmo
frenético al que ha avanzado la tecnología, especialmente en los últimos siete
años.

No obstante, y aunque los principales responsables de esta evolución siguen
siendo los fabricantes de servidores y procesadores que cuentan con una mayor
inversión en I+D (léase IBM,
HP o
Sun Microsystems), el modelo de configuración
interna de los equipos ha cambiado sustancialmente.

Lo más destacable pasa por tanto por comprobar cómo la gran mayoría de los
superordenadores que forman las filas de las últimas listas Top500 basan sus
diseños en procesadores x86: los Xeon de
Intel y los Opteron de AMD.

Y aunque la tecnología PA-RISC (chips Power de IBM, Itanium de
Intel o UltraSparc de
Sun) cuenta con una impresionante capacidad de
potencia y por tanto está presente en estos equipos, ha sido desbancada por lo
que conocemos como tecnología de chip estándar.

Esto se debe principalmente a dos factores. El primero es el avance de la
tecnología clustering, que permite combinar y compartir la capacidad de proceso
de un número muy elevado de chips, unidos por un ancho de banda impensable hace
unos años.

La segunda razón descansa en la tecnología de multi-proceso, o capacidad para
combinar hasta cuatro núcleos o CPUs en la misma pieza de silicio; tendencia que
se refuerza gracias a los procesos de fabricación de menos nanómetros -de hecho
Intel ya está inmerso en los 45 nanómetros y AMD en los 65 nanómetros?, que
permiten incrementar el número de circuitos de cada chip.

Volviendo a los datos, vemos como del total de 500 equipos del último
ranking, nada menos que 289 sistemas se basan en chips de Intel (205
corresponden a los Xeon de núcleo dual y el resto a Itanium), mientras 105 han
sido diseñados con la tecnología Opteron de AMD.

También es destacable que AMD -que hace un año tan solo estaba presente en 81
modelos- haya llegado ya a sobrepasar a los Power de IBM, los cuales se emplean
en 85 de los 500 superordenadores. Igualmente y como se ha destacado, 373
sistemas del total de la lista se han diseñado con tecnología cluster.

Una barrera pronto obsoleta

Pese a todo, aunque los cuatro primeros superordenadores del mundo se definen
actualmente por tener una potencia superior a los 100 Teraflops, esta referencia
podría quedar obsoleta próximamente.

Esta afirmación responde al anuncio de dos recientes lanzamientos,
correspondientes a Sun Microsystems y a IBM.

Así, el sistema conocido como
Constellation
System y presentado este mes de julio, es la última apuesta de Sun por el
entorno de super computación (HPC). Se trata de un cluster que, como principal
reclamo, rompe la barrera de proceso al contar con una potencia de nada menos
que 1,7 Petaflops (cuatrillones de operaciones por segundo) en un único sistema.

Diseñado junto a la Universidad de
Texas, está formado por un rack de 42u con servidores ?blade’ de cuatro
núcleos que dan como resultado hasta 768 CPUs. Asimismo, es el primero en contar
con un switch basado en tecnología
InfiniBand con un ancho
de banda de 110 Tb por segundo, además de combinar procesadores UltraSparc de
Sun, ?quad-core’ de Intel y Opteron duales de AMD.

Por su parte, IBM no ha querido ser menos, y una semana después presentaba su
sistema BlueGene/ P, capaz de escalar entre uno y tres Petaflops. Para ello,
está basado en configuraciones de múltiples chips PowerPC a 850 MHz y una altura
de 72 racks en adelante, comunicándose mediante una red óptica de alta
velocidad.

De esta forma, si ahora la referencia para contar con una buena posición en
la lista Top500 se queda en los 100 Teraflops, muy pronto deberá revisarse para
ascender a los 1.000 Teralops o 1 Petaflop.

Finalmente, hay que señalar que España cuenta con un equipo de super
computación dentro del Top10. Se trata de Mare Nostrum, ubicado en el Centro
Nacional de super computación de Barcelona y que ocupa la novena posición del
total de 500 sistemas más rápidos del mundo. El equipo cuenta con una capacidad
de proceso de 62,63 Teraflops gracias a 2.560chips Power de IBM de núcleo dual y
tipo ?blade’. No obstante, hace tan solo seis meses Mare Nostrum era el quinto
super ordenador más potente del mundo.