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Supercomputadoras en carrera

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Storti Mario

El documento habla sobre las supercomputadoras, describiendo que son computadoras muy potentes usadas para simulaciones científicas complejas. Explica que la supercomputadora más poderosa actualmente es Jaguar, con 2.3 petaflops de potencia, y menciona otras supercomputadoras importantes. También describe cómo se mide la velocidad de las supercomputadoras en flops y algunas aplicaciones científicas como la modelización de supernovas y moléculas.

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HPC en MC Supercomputadoras en carrera por Mario Storti ´ Centro Internacional de Metodos Computacionales en Ingenier´a - CIMEC ı INTEC, (CONICET-UNL), Santa Fe, Argentina mario.storti@gmail.com http://www.cimec.org.ar/mstorti CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 1 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Supercomputadoras, para que sirven? De vez en cuando aparecen en los ´ periodicos noticias acerca de que se ha estrenado una supercomputadora. ¿Que es una super- computadora? ¿Para que sirve? ¿Son costosas? CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 2 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ La supercomputadora mas potente Actualmente la mas ´ poderosa supercomputadora es Jaguar. Construida por la firma CRAY, ´ Esta ubicada en Oak Ridge National Laboratory. Su ´ potencia de calculo es 2.3 Petaflops y ´ esta construida en base a 224.256 procesadores Opteron y utiliza el Sistema Operativo Linux. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 3 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Otras supercomputadoras Roadrunner Mare-Nostrum, construida por IBM, contructor IBM, para Los Alamos NL, para el gobierno español. (New Mexico). 1.026Petaflops. 70 Teraflops. Puesto #1 en top500 hasta Dic 2009. 10.240 procs (2560 x 2 dual-core 12.960 procesadores IBM PowerXCell IBM 64-bit PowerPC 970MP) + 6,480 procs AMD Opteron dual-core CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 4 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ¿Como se mide la velocidad de las supercomputadoras? ´ La unidad es el flops: una operacion de punto flotante (numeros con 10-15 decimales aprox) por segundo, ´ ´ puede ser multiplicacion o suma. Se usa con multiplicadores del SI. ´ Humano con papel y lapiz: 0.01 flops ´ ´ Regla de calculo (precision??): 0.1 flops Calculadora: 1 flops ´ Eniac: primera computadora electronica 0.5 Kflops (=500 flops) Intel i486: 20 Mflops (20.000.000 flops) Intel Dual core: 5 Gflops (5.000.000.000 flops) Cluster con 100 procs: 0.5 Tflops (500.000.000.000 flops) MareNostrum: 70 Tflops (70.000.000.000.000 flops) Jaguar: 2.3 Pflops (2.300.000.000.000.000 flops) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 5 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Aplicaciones cient´ficas de las supercomputadoras ı Modelo de la explosión de una supernova Modelo detallado de una molécula de lípido CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 6 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ ´ Mecanica de fluidos con reaccion y transporte COMITENTE: Ente Binacional Yacyreta ´ El chorro de agua que pega sobre la pileta de aquietamiento produce un alto contenido de burbujas (espuma). El jet arrastra las burbujas al fondo ´ de la pileta. Las altas presiones promueve la disolucion de O2/N2 de la ´ fase gaseosa a la fase liquida y puede producir la sobresaturacion. compuerta embalse 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 C 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 s 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 vertedero A ga 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 B pileta de 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 liquido 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 aquietamiento 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 7 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 8 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 9 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC (launch video spillwgc) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 10 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Encendido de una tobera divergente COMITENTE: ESTEC/ESA (European Space Research and Technology Centre-European Space Agency, Noordwijk, Holanda), and Open Engineering (Liege, Belgium). CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 11 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Encendido de una tobera divergente (cont.) ´ Se calcula la ingnicion de un la tobera divergente de un lanzador en una ´ ´ ´ atmosfera de baja presion. El fluido esta inicialmente en reposo a 143 Pa, ◦ 262 K. En el momento de encendido la presion en la tobera sube a ´ ◦ 5 6×10 Pa, 4170 K. Una onda de choque muy intensa (p1 /p2 > 1000) se propaga desde la garganta de la tobera hacia la salida. El objetivo de la ´ ´ simulacion es determinar el tiempo que se necesita para llenar la camara (< 1msec) y el flujo estacionario final. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 12 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ Proteccion contra incendios COMITENTE: Vialmani S.A., HP-IC S.A., KB Engineering, para la ´ Ciudad Autonoma de Buenos Aires La CABA planea techar el corredor del ferrocarrila Sarmiento por unos 800 m empezando en la estacion ´ de Once. ´ Para un analisis de seguridad entre otras cosas se calcula el TAE (“Time Available for Escape”) y el TNE (for “Time Needed for Escape”). Para el primero se simula el encendido de un vagon ´ (1.7 MW, 1500 C, 6 % CO, 1e9 solid part/m3, 10 micra) para determinar el TAE. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 13 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle COMITENTE: Orengo y C. Ingenier´a (Rosario) ı Rio Parana costa muelle de barcazas obra civil CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 14 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle (cont.) Objetivo: Calcular la intensidad de la turbulencia producida por una ´ construccion civil cerca de un muelle. zona muelle Puerto San Lorenzo Rosario zona muelle R io Pa ra na Rio Parana CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 15 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle (cont.) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 16 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle (cont.) (launch video muelle planta) (launch video muelle 3D) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 17 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ ´ Aerodinamica de un auto de competicion ´ COMITENTE: SportTeam Competicion S.A. (9 de Julio, BA) (launch video bora2) (launch video bora) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 18 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ ´ Sedimentacion de part´culas en un ducto de aspiracion ı ´ COMITENTE: TERNIUM-SIDERAR (San Nicolas, BA) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 19 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Repsol-YPF •Las linea de transferencia del horno BA-101 ubicado en CILP. •Deposicion ´ de barros en un recipiente de oxo-alcoholes. •Transporte de fases l´quido/gas ı en plato distribuidor en un reactor de HDS. •Distribucion l´quido/gas ´ ı enreactor de gas buteno. •Flujo trifasico de l´quido/gas/solido catalizador en ´ ı ´ reactor de PIB. •Aireacion del standpipe de una planta de cracking catal´tico ´ ı (FCC). CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 20 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Otros comitentes ´ ´ INTA (Argeninta e INTEA S.A.) Analisis aerodinamico de un generador de ´ pulsos para la cosecha de frutos (Patente INPI en tramite P070103318). ´ Interfaces S.A. (Buenos Aires) Implementacion de un resolvedor eficiente. ´ ´ Instituto Universitario Aeronautico, Comision Nacional de Investigaciones ´ Espaciales (CNIE). Estudio fluidodinamico de un tanque de combustible ´ de un cohete en rotacion. ´ ´ Unilever. Estudio de refrigeracion en molde para fabricacion de jabon. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 21 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Modelo de un brassiere (launch video brassiere) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 22 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Mec. Comp. visita a los Cazadores de Mitos CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 23 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ ¿Como funciona la mecanica computacional? ´ Basicamente consiste en dividir las regiones ocupadas por el cuerpo o los fluidos a estudiar en ´ ˜ dominios mas pequenos y simples, (llamados celdas hexahedro tetraedro o elementos) como (cubo) (pirámide de base triangular) hexaedros (cubos) o ´ tetrahedros (piramides de base triangular) cubos. En cada celda las variables ´ (presion, velocidad, temperatura) tiene un comportamiento muy simple (por ej. se asume que es constante). CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 24 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ ¿Como funciona la mecanica computacional? (cont.) De esta forma se llegan a sistemas de ecuaciones en las cantidades para cada celda. 2x + 3y − z = 5 3x − y + z = 4 x + y − 2z = 1 ´ En los modelos por mecanica computacional, se resuelven sistemas con millones de ecuaciones. Este es el ´ punto que necesita mas tiempo de ´ calculo. ´ ´ T´picamente para un problema con 1 millon de incognitas se necesitan ı realizar 100 Gflop (1Gflop= 1000.000.000 de operaciones). En una PC de escritorio normal (5 Gflops), esto tardar´a unos 20 segundos, pero esto hay ı que a su vez realizarlo miles de veces (por cada cuadro del video), de manera ´ que estos calculos tardan desde horas hasta semanas. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 25 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ Ingredientes de la Mecanica Computacional T IC A EN EMA IS TA ACIONAL T IAL MPUT ICA MA C PE CO ES A C IS MA NI OR TICA F INF TENCIA C A ME PO DE PERCOM CALC (SU PU TA ULO CIO N) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 26 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ Evolucion de las supercomputadoras ˜ Ley de Moore: la potencia de las computadoras se duplica cada ano. SUMA DE TODAS LAS COMPUTADORAS Ley de Moore COMPUTADORA MÁS RÁPIDA (ROADRUNNER) COMPUTADORA #500 6-8 años MI LAPTOP CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 27 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Necesidad de paralelismo Computadoras en paralelo Incremento del paralelismo Procesadores secuenciales Frecuencia de los procesadores CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 28 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ Paralelismo por descomposicion de dominio switch (red) Una forma de usar la potencia de varias computadoras para ´ ´ resolver mas rapido un problema es dividir la ´ region en subdominios ´ ˜ mas pequenos y procesar cada uno en una S4 S2 computadora. S3 Las computadoras cuyos subdominios se tocan deben intercambiar S1 ´ informacion. Esto se hace S5 ´ a traves del hardware (equipamiento) de red. descomposición en subdominios de un modelo de mecánica computacional CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 29 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC El proyecto Beowulf Las supercomputadoras eran El heroe legendario ´ equipamiento muy caro, utilizado solo en Beowulf acabando con el monstruo Grendel los grandes laboratorios. El proyecto Beowulf del Goddard Flight ´ Space Center de la NASA desarrollo el know-how necesario para contruir supercomputadoras con equipamiento de bajo costo (COTS). Los componentes principales son: ´ Equipamiento informatico de bajo costo (COTS). PC’s y red Ethernet (100 Mbs o 1 Gbs). Sistemas operativos abiertos (Linux,BSD) Primer cluster Beowulf construido en el laboratorio Librer´as de paso de mensajes (PVM, MPI) ı Goddard de la NASA CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 30 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Procesamiento en paralelo masivo, SETI@HOME El proyecto SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) se basa en procesar ondas de radio con radio telescopios en la busqueda de ´ ˜ capturar senales producidas por civilizaciones extraterrestres. El cuello de botella es el ˜ procesamiento de la senal, que demanda mucho tiempo de computo.´ SETI@Home permite que usuarios apoyen al proyecto corriendo en sus ˜ computadoras hogarenas una ´ aplicacion que utiliza la potencia de ´ ´ calculo ociosa de la maquina para ˜ porcesar las senales. Es un ejemplo de computacion ´ distribuida voluntaria. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 31 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC RSA Factoring Challenge clave "privada" La criptograf´a actual se basa en claves ı primos privadas y publicas. La privada es un par ´ de numeros primos mientras que la ´ 98947 x 88667 publica es el producto de ellas. ´ = 8864128657 La clave publica de un banco es conocida ´ por todos, pero si alguien logra descubrir clave "p'ublica" cuales son los dos primos que la forman, entonces puede desencriptar toda la ´ informacion. RSA-129= Pero se puede demostrar que el tiempo de 11438162575788886766923577 99761466120102182967212423 ´ calculo necesario para hacer esa 62562561842935706935245733 89783059712356395870505898 = ´ factorizacion crece much´simo con el ı 9075147599290026879543541 numero de d´gitos de la clave publica. ´ ı ´ 34905295108476509491478496 El RSA propuso una serie de desaf´os. el ı 19903898133417764638493387 x RSA-129 fue crackeado en 1994 por un 843990820577 ´ equipo que hac´a computacion distribuida ı voluntaria en 1600 computadoras 32769132993266709549961988 19083446141317764296799294 ˜ hogarenas. 2539798288533 CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 32 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Clusters en CIMEC GERONIMO. 1998 Todos: 10 x Pentium IV, 2.8 Ghz, Sistema 100 Mbs Ethernet 10 Gflops operativo: Red Hat Linux, AQUILES, 2003 Fedora Linux PME 2003 ANPCYT. Consorcio de 5 grupos Sin disco duro de INTEC y FI CH-UNL. (diskless) 85xPentium IV, 3GHz, booteo por red Gigabit Ehernet diskette o por PXE (Ware- Wulf/Perceus). COYOTE, 2007, 8 nodos Software 2 x Xeon E5420 instalado: MPI, 64 núcleos en total PETSc, red Ethernet Gigabit compiladores GNU, Intel, PETSc-FEM, NIKOLA, 2010 server Intel i7 950 @ 3.07GHz Fluent, CFX. 2 GPU's Nvidia Tesla C1060 CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 33 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC PETSc-FEM encendido de aerodinámica un motor cohete impacto ambiental ´ Programa de Mecanica Computacional (Elementos aeroespacial Finitos) para resolver ´ problemas de mecanica de fluidos. Desarrollado en el CIMEC. Usa procesamiento en paralelo convección natural (MPI/PETSc/OpenMP) Es software libre (http://www.cimec. org.ar/petscfem) contenedores de líquidos CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 34 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ El problema termico ´ Un inconveniente importante en la operacion de supercomputadoras es el ´ problema termico. Cada procesador puede disipar aprox. 100W, esto puede hace que haga falta remover grandes cantidades de energ´a. ı En el CIMEC: potencia total de 30kW. Tenemos instaladas 45.000 frigor´as ı ´ de refrigeracion. Sistema de alarma de temperatura con monitoreo. ´ Sistema de monitoreo por software con notificacion por e-mail. En general entre 250 y 750 Mflops/Watt. MareNostrum, Barcelona PC de escritorio: 5 Gflops, 100W, 50 Mflops/Watt (muy ineficiente). Jaguar: 7.5 MW (250 Mflops/Watt) (ineficiente) Forschungszentrum Juelich (FZj): sistema de enfrimamiento ´ posicion 110 en top500, 42 Teraflops, 59kW, (722 Mflops/Watt) ´ (muy eficiente termicamente) switch de comunicaciones CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 35 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Confiabilidad Cuando una computadora procesa pueden producirse errores por fallas de software y/o de hardware. El tiempo medio entre fallas (MTBF, Mean Time Between Failures) por hardware para una computadora de escritorio puede Probabilidad de que estar en aprox. MTBF=100 d´as, es ı un rayo cósmico caiga sobre la T ierra decir una falla cada 100 d´as. ı Una fuente de errores de hardware ´ son los rayos cosmicos LHC = Large Hadron Collider Cuando hay digamos N=100 (La "Máquina de Dios") computadoras, entonces el MTBF Partícula "Oh-My-God" del conjunto baja en un factor 100, es decir que tendremos un MTBF del conjunto de una falla por d´a. ı CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 36 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Calculando “en tiempo real” CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 37 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ Uso de GPU’s en Mecanica Computacional ´ Para el procesamiento grafico en juegos y ˜ ´ servidores para diseno grafico y otras aplicaciones demandantes se utilizan tarjetas aceleradoras (GPU = Graphic Processing Unit). Por ej. Nvidia GeForce, adictos a los ATI Radeon, ... videojuegos!! Estas placas tienen muchos procesadores ´ (mas de 100) y su propia memoria server con 8 Teslas RAM(desde 512MB hasta varios GB). ´ Su potencia de calculo se estima en 1 Teraflops (aprox 200 PC’s). Desde hace un tiempo se viene estudiando NVidia Tesla C1060 1Tflop la posibilidad de utilizar estas tarjetas para ´ realizar calculos de utilidad en ingenier´a. ı Nuestro plan es utilizar estas GPU’s dentro ´ del proyecto de calculo en Real Time de Sergio Idelsohn. (launch video nsfvm-bodies-all) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 38 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC ´ ¿Rapidez o precision? - Homero, RAPIDO, cuánto es 2+2? - Da 5 - No, animal!! Es 4!! Pero a veces querer - Bueno, tu me dijiste RAPIDO, ´ obtener resultados rapido no PRECISO!!! va en sentido contrario a la ´ precision. ´ Por ejemplo los metodos ´ que van muy rapido en GPU’s se basan en usar Auto modelado con LBM mallas estructuradas, lo cual genera superficies tipo Lego. RAPI Estas superficies dan DE mucho error, por ejemplo Z PRECI al calcular la resistencia al avance (drag) de un esfera hecha con Lego IO ´ veh´culo aerodinamico, o ı S N el intercambio de calor. El Yin-Yang de la Mecánica Computacional CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 39 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
HPC en MC Agradecimiento Este trabajo ha recibido financiamiento de Consejo Nacional de ´ Investigaciones Cient´ficas y Tecnicas (CONICET, Argentina, PIP 5271/05), ı Universidad Nacional del Litoral (UNL, Argentina, grants CAI+D 2005-10-64) y ´ ´ Agencia Nacional de Promocion Cient´fica y Tecnologica (ANPCyT, Argentina, ı grants PICT PME 209/2003, PICT-1141/2007, PICT-1506/2006). Hemos hecho uso de Software Libre (http://www.gnu.org) como GNU/Linux OS, MPI, PETSc, compiladores GCC/G++, Octave, Open-DX, VTK, ´ Python, Git, entre otros. Ademas muchas ideas tomadas de estos paquetes nos han inspirado para escribir nuestras aplicaciones. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 40 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))

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  • 2. HPC en MC Supercomputadoras, para que sirven? De vez en cuando aparecen en los ´ periodicos noticias acerca de que se ha estrenado una supercomputadora. ¿Que es una super- computadora? ¿Para que sirve? ¿Son costosas? CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 2 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 3. HPC en MC ´ La supercomputadora mas potente Actualmente la mas ´ poderosa supercomputadora es Jaguar. Construida por la firma CRAY, ´ Esta ubicada en Oak Ridge National Laboratory. Su ´ potencia de calculo es 2.3 Petaflops y ´ esta construida en base a 224.256 procesadores Opteron y utiliza el Sistema Operativo Linux. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 3 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 4. HPC en MC Otras supercomputadoras Roadrunner Mare-Nostrum, construida por IBM, contructor IBM, para Los Alamos NL, para el gobierno español. (New Mexico). 1.026Petaflops. 70 Teraflops. Puesto #1 en top500 hasta Dic 2009. 10.240 procs (2560 x 2 dual-core 12.960 procesadores IBM PowerXCell IBM 64-bit PowerPC 970MP) + 6,480 procs AMD Opteron dual-core CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 4 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 5. HPC en MC ¿Como se mide la velocidad de las supercomputadoras? ´ La unidad es el flops: una operacion de punto flotante (numeros con 10-15 decimales aprox) por segundo, ´ ´ puede ser multiplicacion o suma. Se usa con multiplicadores del SI. ´ Humano con papel y lapiz: 0.01 flops ´ ´ Regla de calculo (precision??): 0.1 flops Calculadora: 1 flops ´ Eniac: primera computadora electronica 0.5 Kflops (=500 flops) Intel i486: 20 Mflops (20.000.000 flops) Intel Dual core: 5 Gflops (5.000.000.000 flops) Cluster con 100 procs: 0.5 Tflops (500.000.000.000 flops) MareNostrum: 70 Tflops (70.000.000.000.000 flops) Jaguar: 2.3 Pflops (2.300.000.000.000.000 flops) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 5 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 6. HPC en MC Aplicaciones cient´ficas de las supercomputadoras ı Modelo de la explosión de una supernova Modelo detallado de una molécula de lípido CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 6 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 7. HPC en MC ´ ´ Mecanica de fluidos con reaccion y transporte COMITENTE: Ente Binacional Yacyreta ´ El chorro de agua que pega sobre la pileta de aquietamiento produce un alto contenido de burbujas (espuma). El jet arrastra las burbujas al fondo ´ de la pileta. Las altas presiones promueve la disolucion de O2/N2 de la ´ fase gaseosa a la fase liquida y puede producir la sobresaturacion. compuerta embalse 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 C 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 s 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 vertedero A ga 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 B pileta de 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 liquido 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 aquietamiento 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 111111111111111111111111111111111 000000000000000000000000000000000 CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 7 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 8. HPC en MC CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 8 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 9. HPC en MC CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 9 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 10. HPC en MC (launch video spillwgc) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 10 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 11. HPC en MC Encendido de una tobera divergente COMITENTE: ESTEC/ESA (European Space Research and Technology Centre-European Space Agency, Noordwijk, Holanda), and Open Engineering (Liege, Belgium). CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 11 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 12. HPC en MC Encendido de una tobera divergente (cont.) ´ Se calcula la ingnicion de un la tobera divergente de un lanzador en una ´ ´ ´ atmosfera de baja presion. El fluido esta inicialmente en reposo a 143 Pa, ◦ 262 K. En el momento de encendido la presion en la tobera sube a ´ ◦ 5 6×10 Pa, 4170 K. Una onda de choque muy intensa (p1 /p2 > 1000) se propaga desde la garganta de la tobera hacia la salida. El objetivo de la ´ ´ simulacion es determinar el tiempo que se necesita para llenar la camara (< 1msec) y el flujo estacionario final. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 12 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 13. HPC en MC ´ Proteccion contra incendios COMITENTE: Vialmani S.A., HP-IC S.A., KB Engineering, para la ´ Ciudad Autonoma de Buenos Aires La CABA planea techar el corredor del ferrocarrila Sarmiento por unos 800 m empezando en la estacion ´ de Once. ´ Para un analisis de seguridad entre otras cosas se calcula el TAE (“Time Available for Escape”) y el TNE (for “Time Needed for Escape”). Para el primero se simula el encendido de un vagon ´ (1.7 MW, 1500 C, 6 % CO, 1e9 solid part/m3, 10 micra) para determinar el TAE. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 13 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 14. HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle COMITENTE: Orengo y C. Ingenier´a (Rosario) ı Rio Parana costa muelle de barcazas obra civil CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 14 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 15. HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle (cont.) Objetivo: Calcular la intensidad de la turbulencia producida por una ´ construccion civil cerca de un muelle. zona muelle Puerto San Lorenzo Rosario zona muelle R io Pa ra na Rio Parana CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 15 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 16. HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle (cont.) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 16 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 17. HPC en MC Estudio de maniobrabilidad en un muelle (cont.) (launch video muelle planta) (launch video muelle 3D) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 17 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 18. HPC en MC ´ ´ Aerodinamica de un auto de competicion ´ COMITENTE: SportTeam Competicion S.A. (9 de Julio, BA) (launch video bora2) (launch video bora) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 18 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 19. HPC en MC ´ ´ Sedimentacion de part´culas en un ducto de aspiracion ı ´ COMITENTE: TERNIUM-SIDERAR (San Nicolas, BA) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 19 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 20. HPC en MC Repsol-YPF •Las linea de transferencia del horno BA-101 ubicado en CILP. •Deposicion ´ de barros en un recipiente de oxo-alcoholes. •Transporte de fases l´quido/gas ı en plato distribuidor en un reactor de HDS. •Distribucion l´quido/gas ´ ı enreactor de gas buteno. •Flujo trifasico de l´quido/gas/solido catalizador en ´ ı ´ reactor de PIB. •Aireacion del standpipe de una planta de cracking catal´tico ´ ı (FCC). CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 20 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 21. HPC en MC Otros comitentes ´ ´ INTA (Argeninta e INTEA S.A.) Analisis aerodinamico de un generador de ´ pulsos para la cosecha de frutos (Patente INPI en tramite P070103318). ´ Interfaces S.A. (Buenos Aires) Implementacion de un resolvedor eficiente. ´ ´ Instituto Universitario Aeronautico, Comision Nacional de Investigaciones ´ Espaciales (CNIE). Estudio fluidodinamico de un tanque de combustible ´ de un cohete en rotacion. ´ ´ Unilever. Estudio de refrigeracion en molde para fabricacion de jabon. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 21 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 22. HPC en MC Modelo de un brassiere (launch video brassiere) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 22 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 23. HPC en MC Mec. Comp. visita a los Cazadores de Mitos CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 23 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 24. HPC en MC ´ ¿Como funciona la mecanica computacional? ´ Basicamente consiste en dividir las regiones ocupadas por el cuerpo o los fluidos a estudiar en ´ ˜ dominios mas pequenos y simples, (llamados celdas hexahedro tetraedro o elementos) como (cubo) (pirámide de base triangular) hexaedros (cubos) o ´ tetrahedros (piramides de base triangular) cubos. En cada celda las variables ´ (presion, velocidad, temperatura) tiene un comportamiento muy simple (por ej. se asume que es constante). CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 24 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 25. HPC en MC ´ ¿Como funciona la mecanica computacional? (cont.) De esta forma se llegan a sistemas de ecuaciones en las cantidades para cada celda. 2x + 3y − z = 5 3x − y + z = 4 x + y − 2z = 1 ´ En los modelos por mecanica computacional, se resuelven sistemas con millones de ecuaciones. Este es el ´ punto que necesita mas tiempo de ´ calculo. ´ ´ T´picamente para un problema con 1 millon de incognitas se necesitan ı realizar 100 Gflop (1Gflop= 1000.000.000 de operaciones). En una PC de escritorio normal (5 Gflops), esto tardar´a unos 20 segundos, pero esto hay ı que a su vez realizarlo miles de veces (por cada cuadro del video), de manera ´ que estos calculos tardan desde horas hasta semanas. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 25 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 26. HPC en MC ´ Ingredientes de la Mecanica Computacional T IC A EN EMA IS TA ACIONAL T IAL MPUT ICA MA C PE CO ES A C IS MA NI OR TICA F INF TENCIA C A ME PO DE PERCOM CALC (SU PU TA ULO CIO N) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 26 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 27. HPC en MC ´ Evolucion de las supercomputadoras ˜ Ley de Moore: la potencia de las computadoras se duplica cada ano. SUMA DE TODAS LAS COMPUTADORAS Ley de Moore COMPUTADORA MÁS RÁPIDA (ROADRUNNER) COMPUTADORA #500 6-8 años MI LAPTOP CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 27 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 28. HPC en MC Necesidad de paralelismo Computadoras en paralelo Incremento del paralelismo Procesadores secuenciales Frecuencia de los procesadores CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 28 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 29. HPC en MC ´ Paralelismo por descomposicion de dominio switch (red) Una forma de usar la potencia de varias computadoras para ´ ´ resolver mas rapido un problema es dividir la ´ region en subdominios ´ ˜ mas pequenos y procesar cada uno en una S4 S2 computadora. S3 Las computadoras cuyos subdominios se tocan deben intercambiar S1 ´ informacion. Esto se hace S5 ´ a traves del hardware (equipamiento) de red. descomposición en subdominios de un modelo de mecánica computacional CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 29 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 30. HPC en MC El proyecto Beowulf Las supercomputadoras eran El heroe legendario ´ equipamiento muy caro, utilizado solo en Beowulf acabando con el monstruo Grendel los grandes laboratorios. El proyecto Beowulf del Goddard Flight ´ Space Center de la NASA desarrollo el know-how necesario para contruir supercomputadoras con equipamiento de bajo costo (COTS). Los componentes principales son: ´ Equipamiento informatico de bajo costo (COTS). PC’s y red Ethernet (100 Mbs o 1 Gbs). Sistemas operativos abiertos (Linux,BSD) Primer cluster Beowulf construido en el laboratorio Librer´as de paso de mensajes (PVM, MPI) ı Goddard de la NASA CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 30 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 31. HPC en MC Procesamiento en paralelo masivo, SETI@HOME El proyecto SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) se basa en procesar ondas de radio con radio telescopios en la busqueda de ´ ˜ capturar senales producidas por civilizaciones extraterrestres. El cuello de botella es el ˜ procesamiento de la senal, que demanda mucho tiempo de computo.´ SETI@Home permite que usuarios apoyen al proyecto corriendo en sus ˜ computadoras hogarenas una ´ aplicacion que utiliza la potencia de ´ ´ calculo ociosa de la maquina para ˜ porcesar las senales. Es un ejemplo de computacion ´ distribuida voluntaria. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 31 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 32. HPC en MC RSA Factoring Challenge clave "privada" La criptograf´a actual se basa en claves ı primos privadas y publicas. La privada es un par ´ de numeros primos mientras que la ´ 98947 x 88667 publica es el producto de ellas. ´ = 8864128657 La clave publica de un banco es conocida ´ por todos, pero si alguien logra descubrir clave "p'ublica" cuales son los dos primos que la forman, entonces puede desencriptar toda la ´ informacion. RSA-129= Pero se puede demostrar que el tiempo de 11438162575788886766923577 99761466120102182967212423 ´ calculo necesario para hacer esa 62562561842935706935245733 89783059712356395870505898 = ´ factorizacion crece much´simo con el ı 9075147599290026879543541 numero de d´gitos de la clave publica. ´ ı ´ 34905295108476509491478496 El RSA propuso una serie de desaf´os. el ı 19903898133417764638493387 x RSA-129 fue crackeado en 1994 por un 843990820577 ´ equipo que hac´a computacion distribuida ı voluntaria en 1600 computadoras 32769132993266709549961988 19083446141317764296799294 ˜ hogarenas. 2539798288533 CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 32 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 33. HPC en MC Clusters en CIMEC GERONIMO. 1998 Todos: 10 x Pentium IV, 2.8 Ghz, Sistema 100 Mbs Ethernet 10 Gflops operativo: Red Hat Linux, AQUILES, 2003 Fedora Linux PME 2003 ANPCYT. Consorcio de 5 grupos Sin disco duro de INTEC y FI CH-UNL. (diskless) 85xPentium IV, 3GHz, booteo por red Gigabit Ehernet diskette o por PXE (Ware- Wulf/Perceus). COYOTE, 2007, 8 nodos Software 2 x Xeon E5420 instalado: MPI, 64 núcleos en total PETSc, red Ethernet Gigabit compiladores GNU, Intel, PETSc-FEM, NIKOLA, 2010 server Intel i7 950 @ 3.07GHz Fluent, CFX. 2 GPU's Nvidia Tesla C1060 CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 33 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 34. HPC en MC PETSc-FEM encendido de aerodinámica un motor cohete impacto ambiental ´ Programa de Mecanica Computacional (Elementos aeroespacial Finitos) para resolver ´ problemas de mecanica de fluidos. Desarrollado en el CIMEC. Usa procesamiento en paralelo convección natural (MPI/PETSc/OpenMP) Es software libre (http://www.cimec. org.ar/petscfem) contenedores de líquidos CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 34 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 35. HPC en MC ´ El problema termico ´ Un inconveniente importante en la operacion de supercomputadoras es el ´ problema termico. Cada procesador puede disipar aprox. 100W, esto puede hace que haga falta remover grandes cantidades de energ´a. ı En el CIMEC: potencia total de 30kW. Tenemos instaladas 45.000 frigor´as ı ´ de refrigeracion. Sistema de alarma de temperatura con monitoreo. ´ Sistema de monitoreo por software con notificacion por e-mail. En general entre 250 y 750 Mflops/Watt. MareNostrum, Barcelona PC de escritorio: 5 Gflops, 100W, 50 Mflops/Watt (muy ineficiente). Jaguar: 7.5 MW (250 Mflops/Watt) (ineficiente) Forschungszentrum Juelich (FZj): sistema de enfrimamiento ´ posicion 110 en top500, 42 Teraflops, 59kW, (722 Mflops/Watt) ´ (muy eficiente termicamente) switch de comunicaciones CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 35 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 36. HPC en MC Confiabilidad Cuando una computadora procesa pueden producirse errores por fallas de software y/o de hardware. El tiempo medio entre fallas (MTBF, Mean Time Between Failures) por hardware para una computadora de escritorio puede Probabilidad de que estar en aprox. MTBF=100 d´as, es ı un rayo cósmico caiga sobre la T ierra decir una falla cada 100 d´as. ı Una fuente de errores de hardware ´ son los rayos cosmicos LHC = Large Hadron Collider Cuando hay digamos N=100 (La "Máquina de Dios") computadoras, entonces el MTBF Partícula "Oh-My-God" del conjunto baja en un factor 100, es decir que tendremos un MTBF del conjunto de una falla por d´a. ı CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 36 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 37. HPC en MC Calculando “en tiempo real” CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 37 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 38. HPC en MC ´ Uso de GPU’s en Mecanica Computacional ´ Para el procesamiento grafico en juegos y ˜ ´ servidores para diseno grafico y otras aplicaciones demandantes se utilizan tarjetas aceleradoras (GPU = Graphic Processing Unit). Por ej. Nvidia GeForce, adictos a los ATI Radeon, ... videojuegos!! Estas placas tienen muchos procesadores ´ (mas de 100) y su propia memoria server con 8 Teslas RAM(desde 512MB hasta varios GB). ´ Su potencia de calculo se estima en 1 Teraflops (aprox 200 PC’s). Desde hace un tiempo se viene estudiando NVidia Tesla C1060 1Tflop la posibilidad de utilizar estas tarjetas para ´ realizar calculos de utilidad en ingenier´a. ı Nuestro plan es utilizar estas GPU’s dentro ´ del proyecto de calculo en Real Time de Sergio Idelsohn. (launch video nsfvm-bodies-all) CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 38 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 39. HPC en MC ´ ¿Rapidez o precision? - Homero, RAPIDO, cuánto es 2+2? - Da 5 - No, animal!! Es 4!! Pero a veces querer - Bueno, tu me dijiste RAPIDO, ´ obtener resultados rapido no PRECISO!!! va en sentido contrario a la ´ precision. ´ Por ejemplo los metodos ´ que van muy rapido en GPU’s se basan en usar Auto modelado con LBM mallas estructuradas, lo cual genera superficies tipo Lego. RAPI Estas superficies dan DE mucho error, por ejemplo Z PRECI al calcular la resistencia al avance (drag) de un esfera hecha con Lego IO ´ veh´culo aerodinamico, o ı S N el intercambio de calor. El Yin-Yang de la Mecánica Computacional CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 39 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))
  • 40. HPC en MC Agradecimiento Este trabajo ha recibido financiamiento de Consejo Nacional de ´ Investigaciones Cient´ficas y Tecnicas (CONICET, Argentina, PIP 5271/05), ı Universidad Nacional del Litoral (UNL, Argentina, grants CAI+D 2005-10-64) y ´ ´ Agencia Nacional de Promocion Cient´fica y Tecnologica (ANPCyT, Argentina, ı grants PICT PME 209/2003, PICT-1141/2007, PICT-1506/2006). Hemos hecho uso de Software Libre (http://www.gnu.org) como GNU/Linux OS, MPI, PETSc, compiladores GCC/G++, Octave, Open-DX, VTK, ´ Python, Git, entre otros. Ademas muchas ideas tomadas de estos paquetes nos han inspirado para escribir nuestras aplicaciones. CIMEC-INTEC-CONICET-UNL 40 ((version texstuff-1.2.0-25-gfa23cc8 Sun Aug 19 22:39:36 2012 -0300) (date Thu Aug 23 18:49:15 2012 -0300))