QUE SON LAS SUPERCOMPUTADORA
Una supercomputadora es una computadora con un alto nivel de rendimiento en comparación con una computadora de uso general. El rendimiento de una supercomputadora se mide comúnmente en operaciones de punto flotante por segundo (FLOPS) en lugar de millones de instrucciones por segundo (MIPS). Desde 2017, hay supercomputadoras que pueden realizar más de cien billones de FLOPS (petaFLOPS). [3] Desde noviembre de 2017, todas las 500 supercomputadoras más rápidas del mundo ejecutan sistemas operativos basados ​​en Linux.

Se están realizando investigaciones adicionales en China, Estados Unidos, la Unión Europea, Taiwán y Japón para construir supercomputadoras de exascala aún más rápidas, más potentes y tecnológicamente superiores.

Las supercomputadoras juegan un papel importante en el campo de la ciencia computacional, y se utilizan para una amplia gama de tareas computacionalmente intensivas en diversos campos, incluida la mecánica cuántica, el pronóstico del tiempo, la investigación climática, la exploración de petróleo y gas, el modelado molecular (computación de estructuras y propiedades de compuestos químicos, macromoléculas biológicas, polímeros y cristales) y simulaciones físicas (como simulaciones de los primeros momentos del universo, aerodinámica de aviones y naves espaciales, detonación de armas nucleares y fusión nuclear).

A lo largo de su historia, han sido esenciales en el campo del criptoanálisis.

Las supercomputadoras se introdujeron en la década de 1960, y durante varias décadas, Seymour Cray de Control Data Corporation (CDC), Cray Research y las compañías posteriores que llevaban su nombre o monograma hicieron las más rápidas.

 Las primeras máquinas de este tipo fueron diseños convencionales muy afinados que corrían más rápido que sus contemporáneos de uso más general. Durante la década de 1960, comenzaron a agregar cantidades cada vez mayores de paralelismo con uno a cuatro procesadores típicos.

 Desde la década de 1970, los procesadores de vectores que operan en grandes conjuntos de datos llegaron a dominar. Un ejemplo notable es el muy exitoso Cray-1 de 1976. Las computadoras de vector siguieron siendo el diseño dominante en la década de 1990. Desde entonces hasta hoy, las supercomputadoras masivamente paralelas con decenas de miles de procesadores estándar se convirtieron en la norma.

Estados Unidos ha sido durante mucho tiempo el líder en el campo de la supercomputadora, primero a través del dominio casi ininterrumpido del campo de Cray, y más tarde a través de una variedad de compañías tecnológicas. Japón hizo grandes avances en el campo en los años 80 y 90, pero desde entonces China se ha vuelto cada vez más activa en el campo.

 A partir de noviembre de 2018, la supercomputadora más rápida en la lista de supercomputadoras TOP500 es la Cumbre, en los Estados Unidos, con un puntaje de referencia LINPACK de 143.5 PFLOPS, seguido de Sierra, por alrededor de 48.860 PFLOPS. [9] Estados Unidos tiene cinco de los 10 principales y China tiene dos. [9] En junio de 2018, todas las supercomputadoras en la lista combinadas rompieron la marca de 1 exaFLOPS

En 1960, UNIVAC construyó la Computadora de Investigación Atómica Livermore (LARC), hoy considerada entre las primeras supercomputadoras, para el Centro de Investigación y Desarrollo de la Marina de los EE. UU. Todavía usaba memoria de batería de alta velocidad, en lugar de la nueva tecnología de unidad de disco emergente. [11] También entre las primeras supercomputadoras se encontraba el IBM 7030 Stretch.

 El IBM 7030 fue construido por IBM para el Laboratorio Nacional de Los Alamos, que en 1955 había solicitado una computadora 100 veces más rápida que cualquier computadora existente. El IBM 7030 utilizaba transistores, memoria de núcleo magnético, instrucciones canalizadas, datos previamente obtenidos a través de un controlador de memoria e incluía unidades de disco de acceso aleatorio pioneras. El IBM 7030 se completó en 1961 y, a pesar de no cumplir con el desafío de un aumento de cien veces en el rendimiento, fue adquirido por el Laboratorio Nacional de Los Alamos.

 Los clientes en Inglaterra y Francia también compraron la computadora y se convirtió en la base de la IBM 7950 Harvest, una supercomputadora construida para el criptoanálisis.

El tercer proyecto pionero de supercomputadoras a principios de la década de 1960 fue el Atlas de la Universidad de Manchester, construido por un equipo dirigido por Tom Kilburn. Diseñó el Atlas para tener espacio de memoria para hasta un millón de palabras de 48 bits, pero debido a que el almacenamiento magnético con tal capacidad no era asequible, la memoria central real de Atlas era de solo 16,000 palabras, con un tambor que proporciona memoria para otras 96,000 palabras.

 El sistema operativo Atlas intercambió datos en forma de páginas entre el núcleo magnético y el tambor. El sistema operativo Atlas también introdujo el tiempo compartido en la supercomputación, de modo que se pudiera ejecutar más de un programa en la supercomputadora en cualquier momento.

 Atlas fue una empresa conjunta entre Ferranti y la Universidad de Manchester y fue diseñada para operar a velocidades de procesamiento cercanas a un microsegundo por instrucción, aproximadamente un millón de instrucciones por segundo.

El CDC 6600, diseñado por Seymour Cray, se terminó en 1964 y marcó la transición del germanio a los transistores de silicio. Los transistores de silicio podrían funcionar más rápido y el problema de sobrecalentamiento se resolvió introduciendo refrigeración en el diseño de la supercomputadora.

Así, el CDC6600 se convirtió en la computadora más rápida del mundo. Dado que el 6600 superó a todas las otras computadoras contemporáneas en aproximadamente 10 veces, se lo denominó una supercomputadora y definió el mercado de la supercomputación, cuando se vendieron cien computadoras a $ 8 millones cada una. [16] [17] [18] [19]

Cray dejó los CDC en 1972 para formar su propia compañía, Cray Research.
 Cuatro años después de dejar CDC, Cray entregó el Cray-1 de 80 MHz en 1976, que se convirtió en una de las supercomputadoras más exitosas de la historia.

 El Cray-2 se lanzó en 1985. Tenía ocho unidades centrales de procesamiento (CPU), refrigeración líquida y el flúor líquido de refrigerante electrónico fue bombeado a través de la arquitectura de la supercomputadora. Se desempeñó a 1.9 gigaFLOPS y fue el segundo más rápido del mundo después de la supercomputadora M-13 en Moscú

Diseños masivamente paralelos
Artículos principales: arquitectura de supercomputadora y hardware de computadora paralelo

Un gabinete del Blue Gene / L masivamente paralelo, que muestra las cuchillas apiladas, cada una con muchos procesadores.
La única computadora que desafió seriamente el rendimiento del Cray-1 en la década de 1970 fue la ILLIAC IV.

Esta máquina fue el primer ejemplo realizado de una verdadera computadora paralela masiva, en la que muchos procesadores trabajaron juntos para resolver diferentes partes de un solo problema mayor. En contraste con los sistemas de vectores, que fueron diseñados para ejecutar una sola secuencia de datos lo más rápido posible, en este concepto, la computadora alimenta partes separadas de los datos a procesadores completamente diferentes y luego recombina los resultados.

El diseño del ILLIAC se finalizó en 1966 con 256 procesadores y ofrece una velocidad de hasta 1 GFLOPS, en comparación con el pico de 250 MFLOPS del Cray-1 de la década de 1970.

Sin embargo, los problemas de desarrollo llevaron a la construcción de solo 64 procesadores, y el sistema nunca podría funcionar más rápido que alrededor de 200 MFLOPS mientras era mucho más grande y complejo que el Cray. Otro problema era que escribir software para el sistema era difícil, y obtener el máximo rendimiento de él era una cuestión de gran esfuerzo.

Pero el éxito parcial del ILLIAC IV fue visto ampliamente como un camino hacia el futuro de la supercomputación. Cray argumentó en contra de esto, y dijo: "Si estuvieras arando un campo, ¿qué preferirías usar? ¿Dos bueyes fuertes o 1024 pollos?"Pero a principios de la década de 1980, varios equipos estaban trabajando en diseños paralelos con miles de procesadores. , en particular la Connection Machine (CM) que se desarrolló a partir de la investigación en el MIT.

 El CM-1 utilizó hasta 65.536 microprocesadores personalizados simplificados conectados entre sí en una red para compartir datos. Siguieron varias versiones actualizadas; la supercomputadora CM-5 es una computadora de procesamiento masivamente paralela capaz de realizar miles de millones de operaciones aritméticas por segundo.

En 1982, el sistema de gráficos por computadora LINKS-1 de la Universidad de Osaka utilizó una arquitectura de procesamiento masivamente paralela, con 514 microprocesadores, incluidos 257 procesadores de control Zilog Z8001 y 257 procesadores de punto flotante iAPX 86/20. Fue utilizado principalmente para renderizar gráficos de computadora en 3D realistas.

 La supercomputadora Numerical Wind Tunnel de Fujitsu utilizó 166 procesadores vectoriales para ganar el primer puesto en 1994 con una velocidad máxima de 1,7 gigaFLOPS (GFLOPS) por procesador.

El Hitachi SR2201 obtuvo un rendimiento máximo de 600 GFLOPS en 1996 mediante el uso de procesadores 2048 conectados a través de una red de barra transversal tridimensional rápida. [28] [29] [30] Intel Paragon podría tener de 1000 a 4000 procesadores Intel i860 en varias configuraciones y fue clasificado como el más rápido del mundo en 1993. El Paragon era una máquina MIMD que conectaba procesadores a través de una malla bidimensional de alta velocidad, permitiendo que los procesos se ejecuten en nodos separados, comunicación a través de la interfaz de paso de mensajes.

El desarrollo de software siguió siendo un problema, pero la serie CM provocó una considerable investigación sobre este tema. Muchas empresas hicieron diseños similares utilizando hardware personalizado, incluidos Evans & Sutherland ES-1, MasPar, nCUBE, Intel iPSC y Goodyear MPP. Pero a mediados de la década de 1990, el rendimiento de la CPU de uso general había mejorado tanto que se podía construir una supercomputadora utilizándolas como unidades de procesamiento individuales, en lugar de utilizar chips personalizados. A principios del siglo XXI, los diseños que presentaban decenas de miles de CPU de consumo eran la norma, y ​​las máquinas posteriores agregaron unidades gráficas a la mezcla.