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quarta-feira, 23 de novembro de 2011

Supercomputador com milhões de núcleos é desafio da década


Supermáquinas precisam ser mil vezes mais rápidas e oferecer eficiência energética. Projeto para 2020 exige novas técnicas e apoio dos governos.

Por PATRICK THIBODEAU, DA COMPUTERWORLD (EUA)


Começou a corrida da indústria para alcançar até o final da década a computação exascale, que promete aumentar em mil vezes o poder de processamento dos computadores. O esforço de governos e fabricantes é para projetar supercomputadores com escala de exabytes para solucionar grandes problemas globais.
A computação exascale tem a missão de atender aplicações que vão exigir alto poder de processamento como as de medicina, defesa, energia e ciência. Países como Japão, China e EUA estão numa disputa para alcançar a computação exaflop, e o que vier além disso.

As máquinas que vão realizar esse processamento são vistas como salvação, ao permitir que pesquisadores criem visualizações tridimensionais para executar infinitos ambientes, com número muito grande de detalhes. 
Estima-se que o desempenho necessário deve estar na escala de exabytes exascale, o que representaria um quintilhão (um milhão de trilhões) de cálculos por segundo. Para se ter uma ideia, cinco exabytes (EB) equivaleriam a todos os tons de cada palavra já pronunciada pela humanidade.

Chegar a essas supermáquinas tornou-se uma verdadeira obsessão, constatam especialistas que participaram na semana passada durante a Supercomputing Conference (CS211), realizada em Seatte (EUA). A explicação é simples: faltam pouco mais de oito anos para o término do prazo estabelecido para o alcance dessa meta.

Para a maioria das pessoas, oito ou nove anos é um período longo. Mas para os organizadores da SC11 esse tempo foi considerado curto frente aos desafios das companhias. Um grande estímulo para a construção de máquinas com grande poder de processamento vem do governo norte-americano. O Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), por exemplo, destinou recursos para financiar essa tecnologia.
O órgão pediu à indústria que entregue entre 2019 e 2020 um sistema de exascale computing e que alcance 20 MW de potência energética. O DOE está analisando propostas de como conseguir esse supercomputador.

Eficiência energética
A IBM está construindo um supercomputador para o Lawrence Livermore National Laboratory dos EUA, sistema capaz de alcançar desempenho de até 20 petaflops (unidade de medida de processamento de computador). Trata-se do Blue Gene/Q, que será um dos maiores supercomputadores do mundo, bem como um dos mais eficientes em termos energéticos que deverá estar pronto no ano que vem com capacidade para consumir entre 7 e 8 MW de energia, de acordo com a IBM. 

"Estamos agora em um mundo com restrição de energia", diz Steve Scott, o diretor de tecnologia da unidade de negócios Tesla da Nvidia. Com esse novo cenário, fazer chips com alto desempenho tornou-se grande desafio para a indústria. A dificuldade maior não é a quantidade de transistor a ser colocada no componente, mas fazer com que seu consumo seja eficiente.

O executivo acredita que o pedido do DOE de entrega de um supercomputador que não consuma mais que 20 MW poderá será atendido somente em 2022. Entretanto, ele acha que com o programa do órgão de financiamento, as pesquisas poderão ser aceleradas e a Nvidia poderá avançar no desenvolvimento de circuito e técnicas de arquitetura, tornando possível atingir esse objetivo em 2019.
O executivo diz que para alcançar o nível de consumo exigido pelo DOE, será necessário melhorar o uso de energia em 50 vezes. Ele pontua que se 20 MW parece ser muito, instalações de computação em nuvem demandam até 100 MW de potência energética.
Rajeeb Hazra, gerente técnico de computação da Intel, afirma que a fabricante de chip planeja atender a computação exascale até 2018, um ano à frente da expectativa do governo dos EUA. Ele fez essa observação durante o anúncio de um protótipo do chip da Intel de codinome Knights Corner, que possui mais de 50 núcleos desenvolvidos para lidar com tarefas de computação de alto desempenho.
O Knights Corner mistura núcleos de padrão x86 com núcleos especializados e funciona como acelerador, juntamente com a CPU, para impulsionar a performance de aplicativos paralelos.
Antes de chegar a exascale, os vendedores irão produzir sistemas que podem ser escalados para as centenas de petaflops. A IBM, por exemplo, diz que o novo sistema Blue Gene/Q terá desempenho de 100 petaflops.
Kim Cupps, líder da divisão de computação e gerente do projeto Sequoia, no Lawrence Livermore, diz que já está feliz com 20 petaflops. "Estamos emocionados de ter essa máquina tão perto de nosso alcance. Vamos resolver muitos problemas de interesse nacional como alterações climáticas e modelagem de energia", finaliza.

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