Computación de alto rendimiento
Computación con supercomputadoras y clusters
El Centro de Materiales a Nanoescala en la Fuente Avanzada de Fotones

La computación de alto rendimiento ( HPC ) utiliza supercomputadoras y clústeres de computadoras para resolver problemas de computación avanzados.

Descripción general

HPC integra la administración de sistemas (incluyendo conocimientos de redes y seguridad) y la programación paralela en un campo multidisciplinario que combina electrónica digital , arquitectura informática , software de sistemas , lenguajes de programación , algoritmos y técnicas computacionales. [1] Las tecnologías HPC son las herramientas y sistemas utilizados para implementar y crear sistemas informáticos de alto rendimiento. [2] Recientemente [ ¿cuándo? ] , los sistemas HPC han pasado de la supercomputación a los clústeres y redes informáticas . [1] Debido a la necesidad de redes en clústeres y redes, las tecnologías de computación de alto rendimiento están siendo promovidas [ ¿por quién? ] mediante el uso de una red troncal colapsada , porque la arquitectura de la red troncal colapsada es fácil de solucionar problemas y las actualizaciones se pueden aplicar a un solo enrutador en lugar de a varios.

El término se asocia más comúnmente con la informática utilizada para la investigación científica o la ciencia computacional . Un término relacionado, la informática técnica de alto rendimiento (HPTC), generalmente se refiere a las aplicaciones de ingeniería de la informática basada en clústeres (como la dinámica de fluidos computacional y la construcción y prueba de prototipos virtuales ). La HPC también se ha aplicado a usos comerciales como almacenes de datos , aplicaciones de línea de negocio (LOB) y procesamiento de transacciones .

El término computación de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés) surgió después del término "supercomputación". [3] A veces, HPC se usa como sinónimo de supercomputación; pero, en otros contextos, "supercomputadora" se usa para referirse a un subconjunto más poderoso de "computadoras de alto rendimiento", y el término "supercomputación" se convierte en un subconjunto de "computación de alto rendimiento". El potencial de confusión sobre el uso de estos términos es evidente.

Dado que la mayoría de las aplicaciones actuales no están diseñadas para tecnologías HPC, sino que son adaptaciones, no están diseñadas ni probadas para escalarse a procesadores o máquinas más potentes. [2] Dado que los clústeres y las redes de redes utilizan múltiples procesadores y computadoras, estos problemas de escalamiento pueden paralizar sistemas críticos en futuros sistemas de supercomputación. Por lo tanto, o bien las herramientas existentes no abordan las necesidades de la comunidad de computación de alto rendimiento o bien la comunidad HPC no las conoce. [2] Algunos ejemplos de tecnologías HPC comerciales incluyen:

  • Simulación de accidentes automovilísticos para diseño estructural.
  • Interacción molecular para el diseño de nuevos fármacos
  • el flujo de aire sobre automóviles o aviones

En instituciones gubernamentales y de investigación, los científicos simulan la creación de galaxias, la energía de fusión y el calentamiento global, además de trabajar para crear pronósticos meteorológicos más precisos a corto y largo plazo. [4] La décima supercomputadora más poderosa del mundo en 2008, IBM Roadrunner (ubicada en el Laboratorio Nacional de Los Álamos del Departamento de Energía de los Estados Unidos ) [5] simuló el rendimiento, la seguridad y la confiabilidad de las armas nucleares y certifica su funcionalidad. [6]

TOP500

TOP500 clasifica a los 500 ordenadores de alto rendimiento más rápidos del mundo, según la medición del índice de referencia High Performance LINPACK (HPL). No todos los ordenadores existentes están clasificados, ya sea porque no son aptos (por ejemplo, no pueden ejecutar el índice de referencia HPL) o porque sus propietarios no han enviado una puntuación HPL (por ejemplo, porque no desean que el tamaño de su sistema se convierta en información pública, por razones de defensa). Además, el uso del único índice de referencia LINPACK es controvertido, ya que ninguna medida puede probar todos los aspectos de un ordenador de alto rendimiento. Para ayudar a superar las limitaciones de la prueba LINPACK, el gobierno de los EE. UU. encargó a uno de sus creadores, Jack Dongarra de la Universidad de Tennessee, que creara un conjunto de pruebas de referencia que incluyera LINPACK y otras, llamado el conjunto de pruebas de referencia HPC Challenge. Este conjunto en evolución se ha utilizado en algunas adquisiciones de HPC, pero, como no se puede reducir a un único número, no ha podido superar la ventaja publicitaria de la prueba TOP500 LINPACK, menos útil. La lista TOP500 se actualiza dos veces al año, una vez en junio en la Conferencia Europea de Supercomputación ISC y otra vez en la Conferencia de Supercomputación de EE. UU. en noviembre.

Muchas ideas para la nueva ola de computación en red fueron tomadas originalmente de la HPC.

Computación de alto rendimiento en la nube

Tradicionalmente, la computación de alto rendimiento ha implicado una infraestructura local , invirtiendo en supercomputadoras o clústeres de computadoras. Durante la última década, la computación en la nube ha ganado popularidad por ofrecer recursos informáticos en el sector comercial independientemente de sus capacidades de inversión. [7] Algunas características como la escalabilidad y la contenedorización también han despertado interés en el ámbito académico. [8] Sin embargo, las preocupaciones de seguridad en la nube, como la confidencialidad de los datos, aún se tienen en cuenta al decidir entre recursos de computación de alto rendimiento en la nube o locales. [7]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Brazell, Jim; Bettersworth, Michael (2005). Computación de alto rendimiento (informe). Texas State Technical College. Archivado desde el original el 31 de julio de 2010.
  2. ^ abc Collette, Michael; Corey, Bob; Johnson, John (diciembre de 2004). Herramientas y tecnologías de alto rendimiento (PDF) (informe). Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Departamento de Energía de los Estados Unidos. Archivado desde el original (PDF) el 30 de agosto de 2017.
  3. ^ "supercomputación" . Oxford English Dictionary (edición en línea). Oxford University Press . (Se requiere suscripción o membresía a una institución participante). La "supercomputación" está atestiguada desde 1944.
  4. ^ Schulman, Michael. "Computación de alto rendimiento: RAM vs CPU". Dr. Dobbs High Performance Computing, 30 de abril de 2007.
  5. ^ "Lanzamiento de una nueva clase de supercomputación en Estados Unidos". Departamento de Energía. 17 de noviembre de 2022.
  6. ^ "Computación de alto rendimiento". Departamento de Energía de Estados Unidos. Archivado desde el original el 30 de julio de 2009.
  7. ^ ab Morgan Eldred; Dra. Alice Good; Carl Adams (24 de enero de 2018). "Un estudio de caso sobre protección de datos y decisiones de seguridad en computación de alto rendimiento en la nube" (PDF) . Facultad de Informática, Universidad de Portsmouth, Portsmouth, Reino Unido
  8. ^ Sebastian von Alfthan (2016). “¿Computación de alto rendimiento en la nube?” (PDF) . CSC – Centro de TI para la Ciencia.
  • Cable HPC
  • Las 500 mejores supercomputadoras
  • Clústeres de Linux de alto rendimiento y código abierto de Rocks Clusters
  • Artículos de noticias e informes de políticas sobre computación científica de alto rendimiento
  • Centro de Modelado de Inmunidad a Patógenos Entéricos (MIEP)
  • El arte de la informática de alto rendimiento: libros de texto de Victor Eijkhout de TACC
    • Vol. 1: La ciencia de la computación
    • Vol. 2: Programación paralela para ingeniería científica
    • Vol. 3: Introducción a la programación científica en C++17/Fortran2008
    • Vol. 4: Tutoriales para computación científica de alto rendimiento
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