A partir de noviembre de 2019, ocupa el puesto 32 en la lista TOP500 como la computadora más potente con una calificación LINPACK de 5,95 petaflops (5,95 cuatrillones de operaciones de punto flotante por segundo) [2] y un rendimiento máximo de 7,09 petaflops desde su actualización de hardware más reciente. [4] El sistema sirve como el recurso de supercomputación más grande de la NASA, apoyando misiones en aeronáutica , vuelos espaciales humanos , astrofísica y ciencias de la Tierra. [5]
Construida en 2008 y bautizada así por el cúmulo estelar abierto de las Pléyades , la supercomputadora debutó como la tercera supercomputadora más poderosa del mundo con 487 teraflops. [6] Originalmente contenía 100 racks SGI Altix ICE 8200EX con 12.800 procesadores Intel Xeon de cuatro núcleos E5472 Harpertown conectados con más de 20 millas de cableado InfiniBand de doble velocidad de datos (DDR). [7]
Con la incorporación de diez racks más de procesadores Nehalem X5570 de cuatro núcleos en 2009, Pleiades se situó en el sexto puesto del TOP500 de noviembre de 2009 con 14.080 procesadores funcionando a 544 teraflops. [8] En enero de 2010, los científicos e ingenieros de NAS completaron con éxito una "integración en vivo" de otro rack ICE 8200 conectando la estructura de doble puerto InfiniBand del nuevo rack a través de 44 cables de fibra mientras la supercomputadora todavía estaba ejecutando una carga de trabajo completa, ahorrando 2 millones de horas de productividad que de otro modo se habrían perdido. [9]
Otra expansión en 2010 agregó 32 nuevos racks SGI Altix ICE 8400 con procesadores Intel Xeon X5670 Westmere de seis núcleos , lo que elevó hasta 18.432 procesadores (81.920 núcleos en 144 racks) a un pico teórico de 973 teraflops y una clasificación LINPACK de 773 teraflops. [10] La NASA también puso énfasis en mantener la eficiencia energética de Pleiades, aumentando la eficiencia energética con cada expansión de modo que en 2010 fuera tres veces más eficiente energéticamente que los componentes originales de 2008, que eran los más eficientes energéticamente en ese momento. La integración de los nodos Westmere de seis núcleos también requirió un nuevo cableado InfiniBand de velocidad de datos cuádruple (QDR) e híbrido DDR/QDR, lo que creó la red de interconexión InfiniBand más grande del mundo con más de 65 millas de cable. [10]
Después de que se añadieran otros 14 racks ICE 8400 que contenían procesadores Westmere en 2011, Pleiades ocupó el séptimo lugar en la lista TOP500 en junio de ese año con una clasificación LINPACK de 1,09 petaflops, o 1,09 cuatrillones de operaciones de punto flotante por segundo. [11]
Se utilizan cables de fibra InfiniBand DDR y QDR para conectar todos los nodos entre sí, así como a los sistemas de almacenamiento masivo en NAS y al sistema de visualización de hipermuro, creando una red compuesta por más de 65 millas de tejido InfiniBand, la más grande de su tipo en el mundo. Pleiades está construido en una topología de hipercubo 11-D parcial, donde cada nodo tiene once conexiones a otros once nodos, y algunos realizan hasta doce conexiones para formar un hipercubo 12-D. [12]
En 2012, la NASA y sus socios SGI e Intel comenzaron a trabajar en la integración de 24 nuevos racks Altix ICE X con procesadores Intel Xeon E5-2760 Sandy Bridge de ocho núcleos para reemplazar 27 de los racks Alitx 8200 originales que contenían procesadores Harpertown de cuatro núcleos. Con un total de 126.720 núcleos de procesador y más de 233 terabytes de RAM en 182 racks, la expansión aumentó la capacidad de procesamiento disponible de Pleiades en un 40 por ciento. [13] Cada nuevo nodo Sandy Bridge tiene cuatro enlaces de red que utilizan un cable InfiniBand de catorce velocidades de datos (FDR) para un ancho de banda de transferencia total de 56 gigabits (aproximadamente 7 gigabytes) por segundo. [14]
A principios de 2013, se comenzó a trabajar en una actualización de hardware más grande para Pleiades, eliminando finalmente todos los procesadores Harpertown de 4 núcleos originales y agregando 46 racks SGI ICE X con procesadores Intel Xeon E5-2680V2 (Ivy Bridge) de 10 núcleos . Cuando se completó la instalación en agosto de 2013, el rendimiento máximo general del sistema aumentó un 62% de 1,78 petaflops a 2,87 petaflops. [15] El sistema se actualizó lentamente nuevamente entre enero y abril de 2014, agregando otros 29 racks de nodos Ivy Bridge y aumentando la capacidad computacional teórica del sistema a 3,59 petaflops. [16] Para hacer espacio para la expansión, se eliminaron todos los nodos Nehalem restantes del sistema y 12 nodos Westmere.
A finales de 2014, se eliminaron más nodos Westmere para hacer espacio para los nuevos procesadores Intel Xeon Haswell, lo que aumentó la potencia de procesamiento teórica en un petaflop a 4,49 petaflops. [17] En enero de 2015, se instalaron y lanzaron a los usuarios nodos Haswell adicionales, lo que le dio a Pleiades una nueva capacidad de procesamiento teórica máxima de 5,35 petaflops. [4] Una actualización, completada en junio de 2016, reemplazó todos los bastidores restantes que contenían nodos con procesadores Intel Xeon X5670 (Westmere) de seis núcleos con bastidores que contenían nodos que usaban procesadores Intel Xeon E5-2680v4 (Broadwell) de 14 núcleos. Esto mejoró el rendimiento máximo teórico a 7,25 petaflops. [4]
Papel en la NASA
Pleiades es parte del Proyecto de Capacidad de Computación de Alta Gama (HECC) de la NASA y representa la tecnología de vanguardia de la NASA para satisfacer los requisitos de supercomputación de la agencia, permitiendo a los científicos e ingenieros de la NASA realizar modelos y simulaciones de alta fidelidad para misiones de la NASA en estudios de la Tierra, ciencia espacial, investigación aeronáutica, así como exploración espacial humana y robótica. [3] [18]
Algunos de los proyectos científicos y de ingeniería que se llevan a cabo en las Pléyades incluyen:
La misión del telescopio espacial Kepler , un observatorio espacial lanzado en marzo de 2009 para localizar planetas similares a la Tierra, monitorea una sección del espacio que contiene más de 200.000 estrellas y toma imágenes de alta resolución cada 30 minutos. Después de que el centro de operaciones reúne estos datos, se envían a Pleiades para calcular el tamaño, la órbita y la ubicación de los planetas que rodean a estas estrellas. [19] A febrero de 2012, la misión Kepler ha descubierto 1.235 planetas, 5 de los cuales tienen aproximadamente el tamaño de la Tierra y orbitan dentro de la "zona habitable" donde el agua puede existir en sus tres formas (sólida, líquida, gaseosa). [20] Después de los reveses tras la falla de dos de las cuatro ruedas de reacción de Kepler, responsables de mantener la nave espacial apuntando en la dirección correcta, en 2013, el equipo de Kepler trasladó todo el flujo de datos a Pleiades, que continúa ejecutando análisis de curvas de luz a partir de los datos existentes de Kepler. [21]
En Pleiades se realizan investigaciones y desarrollos de vehículos de lanzamiento espacial de próxima generación utilizando herramientas de análisis de vanguardia y modelado y simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD) con el fin de crear diseños de vehículos y sistemas de lanzamiento espacial más eficientes y asequibles. También se han realizado investigaciones sobre la reducción del ruido creado por el tren de aterrizaje de las aeronaves utilizando la aplicación de código CFD para detectar dónde se encuentran las fuentes de ruido dentro de las estructuras. [22]
Visualización de las corrientes oceánicas de la Tierra mediante un modelo de síntesis de datos creado por la NASA para el proyecto Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) entre el MIT y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California . Según la NASA, "las síntesis de datos del modelo ECCO se están utilizando para cuantificar el papel del océano en el ciclo global del carbono , para comprender la evolución reciente de los océanos polares, para monitorear los intercambios de calor, agua y productos químicos que evolucionan en el tiempo dentro y entre los diferentes componentes del sistema terrestre, y para muchas otras aplicaciones científicas". [25]
Galería
Vista exterior de la supercomputadora Pléyades
Racks Pleiades basados en Westmere. La incorporación de los nodos Westmere y Nehalem aumentó la capacidad de procesamiento disponible en Pleiades en un 170 %.
Equipo de redes
Ceremonia de inauguración del sistema original de las Pléyades en diciembre de 2008 con representantes de la NASA, la SGI e Intel
Vista de cerca de una fila de gabinetes de cómputo que componían el sistema original basado en Harpertown
Muro de pantallas, soportado por múltiples GPU, utilizado para visualización
En la cultura popular
En la película The Martian de 2015 , el astrodinámico Rich Purnell utiliza la supercomputadora Pleiades para verificar los cálculos de una maniobra de asistencia gravitacional para una nave espacial, con el fin de rescatar a un astronauta varado en Marte. A diferencia de lo que se muestra en la película, no es necesario estar físicamente presente dentro de los bastidores para ejecutar los cálculos; para enviar trabajos, un usuario puede conectarse desde una ubicación remota a través de ssh , mientras emplea un SecurID . [26]
Referencias
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^ ab "Pleiades - SGI ICE X, Intel Xeon E5-2670/E5-2680v2/E5-2680v3/E5-2680v4 2.6/2.8/2.5/2.4 GHz, Infiniband FDR". Top 500, la lista . Consultado el 19 de marzo de 2020 .
^ ab Fortin, Jacey (8 de mayo de 2017). "Se buscan genios: la NASA desafía a los programadores a acelerar su supercomputadora". New York Times . Consultado el 8 de mayo de 2017 .
^ abc «El superordenador Pleiades alcanza su máximo rendimiento y se triplica la capacidad de almacenamiento a largo plazo». [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 13 de julio de 2016. Archivado desde el original el 19 de junio de 2019. Consultado el 5 de mayo de 2017 .
^ "Detrás de escena en la central informática de la NASA". Mountain View Voice. 28 de agosto de 2015.
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^ "La integración 'en vivo' del bastidor Pleiades ahorra dos millones de horas". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 8 de febrero de 2010.
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^ "Descripción general del hardware del proyecto HECC: procesadores Sandy Bridge". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA].
^ "NASA's Pleiades Supercomputer Upgraded, Harpertown Nodes Repurposed" (Supercomputadora Pléyades de la NASA mejorada, nodos Harpertown reutilizados). [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 19 de septiembre de 2013. Archivado desde el original el 25 de agosto de 2019. Consultado el 8 de enero de 2014 .
^ "Se completó la actualización de las Pléyades". [Proyecto de capacidad informática de alta gama de la NASA].
^ "La supercomputadora Pleiades de la NASA se actualiza y obtiene un aumento de un petaflops". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 28 de octubre de 2014.
^ "Objetivos de la misión de la División de Supercomputación Avanzada de la NASA". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA].
^ Law, Gillian (2012). "Simulando las estrellas". Scientific Computing World . Febrero/marzo (22): 41–43.
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^ Khorrami, Mehdi R. (2011). "Simulación de alta fidelidad del ruido del tren de aterrizaje". Fuente HPC . Primavera de 2011. Scientific Computing: 18–22. Archivado desde el original el 8 de abril de 2014.
^ "Primer vistazo al nacimiento de la Vía Láctea". Universidad de Zúrich, agosto de 2011. Archivado desde el original el 11 de octubre de 2012.
^ "Una materia oscura para la investigación astrofísica". [HPCwire]. 31 de mayo de 2011.
^ "La NASA observa nuestro océano perpetuo". [NASA]. Abril de 2012. Archivado desde el original el 5 de mayo de 2012.
^ "Conexión en dos pasos mediante código de acceso RSA SecurID y contraseña NAS - Base de conocimiento HECC".
Enlaces externos
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Página de inicio de la División de Supercomputación Avanzada de la NASA
