Intel está lista para llevar la industria a la era del cómputo de exaescala. La arquitectura Intel Many Integrated Core (Intel MIC) muestra su fuerza como componente esencial de las soluciones de Cómputo de Exaescala de Intel.
La fabricante de microprocesadores informó que con la colaboración de sus socios, Intel tiene como objetivo ofrecer soluciones tecnológicas completas para el desempeño exaescala a finales de la década.
Las demostraciones de centros de supercomputación clave, como Forschungszentrum Juelich, Leibniz Supercomputing Centre, CERN y KISTI, destacan el momento de auge de la arquitectura Intel® Many Integrated Core.
Las supercomputadoras con tecnología de procesador Intel constituyen un 77% de la última lista TOP500 de supercomputadoras y cerca de un 90% de todos los nuevos sistemas en 2011.
En la International Supercomputing Conference (ISC), Kirk Skaugen, vicepresidente de Intel Corporation y gerente general del Data Center Group, habló sobre la visión de la compañía de lograr un desempeño ExaFLOP/s hacia el final de esta década. Un ExaFLOP/s es un trillón de operaciones de cómputo por segundo, cientos de veces más que las supercomputadoras más rápidas de hoy en día.
Alcanzar niveles de desempeño exaescala en el futuro no solo requiere los esfuerzos combinados de la industria y de gobiernos, sino también enfoques entre los que estará, como pionera, la arquitectura Intel® Many Integrated Core (Intel® MIC), según Skaugen.
Manejar el crecimiento explosivo de la cantidad de datos compartidos a través de Internet, buscar soluciones al cambio climático, manejar los crecientes costos de acceso a recursos como el petróleo y el gas y otra a multitud de desafíos requieren mayores cantidades de recursos de cómputo, que solo supercomputadoras con un desempeño cada vez más elevado podrán abordar.
“Mientras los procesadores Intel Xeon son claramente la arquitectura de elección de la actual lista TOP500 de supercomputadoras, Intel está ampliando su foco en el cómputo de alto desempeño, al llevar a la industria a la próxima frontera con nuestra arquitectura Many Integrated Core, hacia cargas de trabajo de petaescala y las futuras de exaescala”, dijo Skaugen. “Intel está extraordinariamente equipada con tecnologías de fabricación sin precedentes, innovaciones en arquitectura y un entorno de software de programación familiar, que nos acercarán a esta expresiva meta de la exaescala”.
Abriendo camino hacia el desempeño exaflop
La búsqueda incesante de Intel de la Ley de Moore – que es duplicar la densidad de transistores en los microprocesadores más o menos cada 2 años para aumentar la funcionalidad y el desempeño, al tiempo que se reducen los costos –, en combinación con un modelo innovador y altamente eficiente de software de programación y extrema escalabilidad del sistema, fueron observados por Skaugen como ingredientes clave para cruzar el umbral del cómputo petaescala, hacia una nueva era de cómputo exaescala. Sin embargo, junto a este incremento del desempeño viene un aumento significativo en el consumo de energía.
A modo de ejemplo, para que la supercomputadora más rápida de hoy día en China, la Tianhe-1A, logre un desempeño exaescala, se requeriría una cantidad de energía superior a 1,6 GW, un porcentaje que es lo suficientemente grande para suministrar electricidad a 2 millones de casas. Esto representa un desafío de eficiencia energética.
Para responder a este reto, Intel e investigadores europeos establecieron tres laboratorios europeos con tres objetivos principales: crear una presencia sustentada de socios en Europa; aprovechar la creciente relevancia de los europeos en la investigación en cómputo de alto desempeño (HPC, del inglés “High Performance Computing”), y hacer crecer, de manera exponencial, las capacidades en Ciencias del Cómputo, así como en ingeniería y en cómputo estratégico. Una de las metas técnicas de estos laboratorios es la creación de aplicaciones de simulación que empiezan a abordar los desafíos de eficiencia energética de llegar al desempeño exaescala.
Skaugen dijo que el mercado HPC tiene un enorme potencial de crecimiento. Mientras que las supercomputadoras de la década de 1980 ofrecían un desempeño de GigaFLOP/s (miles de millones de operaciones de punto flotante por segundo), las máquinas más poderosas de hoy han incrementado este valor en varios millones de veces. Esto, a su vez, aumentó la demanda por los procesadores que se utilizan en supercomputación. Para el año 2013 Intel espera que las 100 supercomputadoras más poderosas del mundo utilicen un millón de procesadores. Se espera que este número se duplique en 2015 y se prevé que alcance los ocho millones de unidades a finales de la década. Se estima que el desempeño del sistema clasificado como número 1 del TOP 500 alcance los 100 PetaFLOP/s en 2015 y rompa la barrera de 1 Exaflop/s en 2018. Hacia el final de la década, se prevé que el sistema más rápido de la Tierra sea capaz de proporcionar un desempeño de más de 4 ExaFLOP/s.
Momento de auge del desarrollo del software para la arquitectura Intel MIC
La arquitectura Intel MIC es una adición clave a los productos existentes de la compañía, incluyendo los procesadores Intel Xeon. Se espera que ayude a liderar la industria en la era del cómputo exaescala. Se planea que el primer producto de Intel MIC, con nombre código “Knights Corner”, entre en producción en la tecnología de 22 nanómetros de Intel, que utilizará los innovadores transistores Tri-Gate 3-D [1]. Intel está distribuyendo actualmente plataformas de desarrollo de software Intel MIC, con nombre código “Knights Ferry”, para seleccionar socios de desarrollo.
En ISC, Intel y algunos de sus socios, entre ellos el Forschungszentrum Juelich, Leibniz Supercomputing Centre (LRZ), el CERN y el Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI), mostraron los primeros resultados de su trabajo con la plataforma “Knights Ferry”. Las demostraciones pusieron de relieve cómo la arquitectura Intel MIC proporciona ventajas tanto con relación al desempeño como a la programación del software.
“La ventaja del modelo de programación de la arquitectura Intel MIC nos permitió escalar rápidamente nuestras aplicaciones que se ejecutan en procesadores Intel Xeon a la plataforma de desarrollo de software Knights Ferry”, dijo el profesor Arndt Bode, del Leibniz Supercomputing Centre. “Esta carga de trabajo se desarrolló y se optimizó originalmente para procesadores Intel Xeon; pero, debido a la familiaridad con el modelo de programación, conseguimos optimizar el código para la arquitectura Intel MIC en cuestión de horas y también logramos más de 650 GFLOPS de desempeño”.
Intel también mostró plataformas de servidores y estaciones de trabajo de SGI, Dell, HP, IBM, Colfax y Supermicro. Todas ellas están trabajando con Intel para planificar productos basados en “Knights Corner”. “SGI reconoce la importancia de la comunicación interprocesador, el consumo de energía, la densidad y la facilidad de uso cuando se trabaja con arquitectura de exaescala”, dijo el director de Tecnología de SGI, Dr. Ing. Lim Goh. “Los productos con Intel MIC van a satisfacer estas cuatro prioridades; sobre todo, con su aumento previsto de la densidad de cómputo, junto con el entorno familiar de programación X86”.
La lista TOP500 Supercomputers
La edición número 37 de la lista Top500, que se anunció en el ISC, demuestra que Intel sigue siendo un actor clave en el cómputo de alto desempeño, con 387 sistemas, o más de un 77%, basados en la tecnología de procesador de Intel. De todas las nuevas entradas a la lista en el 2011, los sistemas con tecnología Intel representaban cerca de un 90%. Más de la mitad de estas nuevas adiciones se basan en los procesadores más recientes y en Intel Xeon de la serie 5600 de 32 nm. Tan solo ellos ya son la tecnología de más de un 35% de todos los sistemas en la lista TOP500. Una cantidad que, en comparación, triplica la del año pasado. Intel también es la tecnología de 5 sistemas entre los 10 primeros de la lista.
La lista semestral de supercomputadoras TOP500 es obra de Hans Meuer, de la Universidad de Mannheim; de Erich Strohmaier y Horst Simon, del National Energy Research Scientific Computing Center del Departamento de Energía de los EE.UU., y de Jack Dongarra, de la Universidad de Tennessee. El reporte completo está disponible en www.top500.org .
Más información sobre ISC’11, incluyendo una descripción detallada de lo que se exhibió de las demostraciones basadas en la arquitectura y el desempeño MIC, la presentación y fotos de la presentación de Skaugen están disponibles en http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2152.
