Quadrics fue una empresa de supercomputadoras fundada en 1996 como una empresa conjunta entre Alenia Spazio y el equipo técnico de Meiko Scientific . Producían hardware y software para agrupar sistemas informáticos básicos en sistemas masivamente paralelos . Su punto culminante se produjo en junio de 2003, cuando seis de las diez supercomputadoras más rápidas del mundo se basaron en la interconexión de Quadrics. [1] Cerraron oficialmente el 29 de junio de 2009. [2]
El nombre Quadrics se utilizó por primera vez en 1993 para una versión comercializada del ordenador paralelo APE100 SIMD producido por Alenia Spazio y desarrollado originalmente por INFN , el Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear. En 1996, se formó una nueva subsidiaria de Alenia, Quadrics Supercomputers World (QSW), con sede en Bristol , Reino Unido y Roma, Italia, heredando la línea de productos Quadrics SIMD y la arquitectura de supercomputadora masivamente paralela Meiko CS-2 . En 2002, el nombre de la empresa se acortó a simplemente Quadrics.
Inicialmente, la nueva compañía se centró en el potencial de desarrollo de la tecnología de interconexión de procesadores del CS-2. Su primer diseño fue el ASIC de red Elan2 , pensado para su uso con la CPU UltraSPARC , conectada a ella mediante el bus de sistema Ultra Port Architecture (UPA). Los planes para introducir el Elan2 se abandonaron más tarde y en su lugar se presentó un nuevo Elan3 alojado en PCI . En el momento de su lanzamiento, el Elan3 se había reorientado al mercado Alpha / PCI , después de que Quadrics hubiera formado una relación con Digital Equipment Corporation (DEC).
La combinación de los microprocesadores Quadrics y Alpha 21264 (EV6) resultó muy exitosa y Digital/Compaq se convirtió rápidamente en uno de los mayores proveedores de supercomputadoras del mundo. Esto culminó con la construcción de la máquina más grande de los EE. UU., la ASCI Q de 20 TFLOP , instalada en el Laboratorio Nacional de Los Álamos durante 2002 y 2003. La máquina constaba de 2048 nodos AlphaServer SC (que se basan en AlphaServer ES45), cada uno con cuatro microprocesadores Alpha 21264A (EV67) de 1,25 GHz y dos rieles de la red Quadrics QsNet. Desafortunadamente, este sistema falló en confiabilidad y nunca se puso en uso en producción.
Quadrics también tuvo éxito en la venta de sistemas basados en Linux . El primer sistema basado en Linux de Quadrics se instaló en junio/julio de 2001 en SHARCNET . Era el sistema civil más rápido de Canadá en el momento de la instalación. Otro sistema Quadrics de alto perfil fue el clúster Linux más rápido [3] del mundo llamado Thunder [4] instalado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en 2003/2004. Thunder consistía en 1024 servidores con procesador Intel Tiger Quad Itanium II para entregar 19,94 teraflops en Linpack paralelo. El rendimiento máximo del sistema fue de 22,9 teraflops, a un nivel de eficiencia del 87%.
En 2004, Quadrics fue seleccionado por Bull para lo que fue el superordenador más rápido [5] de Europa: TERA-10 en el CEA francés : 544 nodos de computación Bull NovaScale 6160, cada uno de los cuales incluye ocho procesadores Itanium 2. La configuración global contará con 8.704 procesadores con 27 terabytes de memoria central. Cada uno de estos nodos de computación contendrá múltiples adaptadores de red Quadrics QsNetII (Elan4) para ofrecer más de 60 teraflops (sesenta mil millones de operaciones por segundo).
HP seleccionó Quadrics para la actualización de SHARCNET , el clúster canadiense de clústeres, con cuatro nuevos clústeres de computación de alto rendimiento que aumentarían la capacidad de la red de 1000 a 6000 procesadores. QsNetII se utilizó para un clúster de capacidad y otro de capacidad.
En agosto de 2005, Quadrics y STMicroelectronics firmaron un acuerdo de desarrollo. La cooperación debía abarcar el diseño de una futura generación de interconexiones multigigabit de alta velocidad de Quadrics y la explotación de los productos en una gama de aplicaciones de alto volumen. Esta cooperación nunca fructificó a pesar de que personal de STMicroelectronics con base en Bristol fue enviado a Quadrics.
La decisión de cerrar la empresa se tomó en abril de 2009, a pesar de que el producto QsNet III de próxima generación estaba muy cerca de completarse. El soporte para productos más antiguos y los derechos de propiedad intelectual se transfirieron a Vega UK Ltd (ahora Telespazio VEGA ), y las oficinas de Quadrics se cerraron el 29 de junio de 2009. Desde entonces, muchos de los empleados técnicos de Quadrics han encontrado un empleo similar en el desarrollo de productos de redes HPC con Gnodal , una de las muchas empresas de semiconductores fabless con sede en Bristol, en el Reino Unido.
QsNet fue una interconexión de alta velocidad diseñada por Quadrics que se utilizaba en clústeres de computadoras de alto rendimiento , en particular en clústeres Linux Beowulf . Aunque se puede utilizar con TCP/IP, al igual que SCI , Myrinet e InfiniBand, se suele utilizar con una API de comunicación como Message Passing Interface (MPI) o SHMEM, que se llama desde un programa paralelo .
La interconexión consta de una tarjeta PCI en cada nodo de cómputo y uno o más chasis de conmutación dedicados. Estos están conectados con cables de cobre. Dentro del chasis de conmutación hay una serie de tarjetas de línea que llevan los ASIC de conmutación Elite . Estos están vinculados internamente para formar una topología de árbol grueso . Al igual que otras interconexiones como Myrinet, se pueden construir sistemas muy grandes utilizando múltiples chasis de conmutación dispuestos como conmutadores de nivel superior (nivel de nodo) y de nivel de espina dorsal (nivel de nodo). Estos sistemas se denominaban "redes federadas".
Se anunció en 1998 y utilizaba tarjetas PCI 66-64 que tenían un ASIC personalizado "elan3". Estos brindaban un ancho de banda MPI de alrededor de 350 MB/s unidireccional con una latencia de 5 µs.
QsNet II fue la cuarta y penúltima generación de productos de la familia de interconexión Quadrics y se lanzó en 2003. QsNetII se conectaba al ordenador host a través del bus PCI -X IO estándar. Las versiones posteriores de la tarjeta tenían interfaces físicas PCIe, aunque esto se conectaba en la tarjeta a PCI-X con una penalización de rendimiento. Nunca se desarrolló una versión PCIe nativa. En cambio, los recursos se centraron en el sucesor de QsNetII, QsNetIII, que, aunque se completó, nunca se lanzó comercialmente .
La arquitectura de la interfaz de red se ha desarrollado para descargar toda la tarea de comunicación entre procesadores del procesador principal y evitar la sobrecarga de las llamadas al sistema para la mensajería de proceso de usuario a proceso de usuario. QsNetII está diseñado para su uso en sistemas SMP : varios procesos simultáneos pueden utilizar la interfaz de red sin ninguna sobrecarga de conmutación de tareas. El procesador AI/O descarga el manejo de protocolos de la CPU principal. La memoria local en la tarjeta PCI proporciona almacenamiento para búferes, tablas de traducción y código de adaptador de E/S. Todo el ancho de banda PCI está disponible para la comunicación de datos.
El diseño básico de QsNetII se basa en dos ASIC: Elan4 y Elite4. Elan4 es un procesador de comunicaciones que forma la interfaz entre una red multietapa de alto rendimiento y un nodo de procesamiento con una o más CPU. Elite4 es un componente de conmutación que puede conmutar ocho enlaces de comunicaciones bidireccionales, cada uno de los cuales transporta datos en ambas direcciones simultáneamente a 1,3 GB/s.
La interconexión Quadrics QsNetII, al igual que su predecesora QsNet, utiliza una topología de "árbol grueso". QsNetII se escala hasta 4096 nodos y cada nodo puede tener varias CPU, de modo que se pueden construir sistemas de más de 10 000 CPU. Se pueden emplear varias redes QsNet paralelas en un sistema para mantener la relación entre cómputo y comunicaciones cuando se emplean nodos SMP con un alto número de CPU. La topología de árbol grueso es resistente y cuenta con grandes cantidades de redundancia en los niveles superiores del conmutador.
El rendimiento depende de la plataforma utilizada y de la configuración del sistema. La latencia de QsNetII MPI en AMD Opteron estándar comienza en 1,22 μs; el ancho de banda en Intel Xeon Intel 64 es de 912 MB/s.
En 2004, Quadrics comenzó a lanzar configuraciones de conmutadores independientes pequeños a medianos denominadas QsNetII E-Series; estas configuraciones varían desde sistemas de 8 a 128 vías.
En noviembre de 2005, Quadrics anunció un nuevo producto basado en 10 Gigabit Ethernet (10 GigE), llamado QsTenG. El primer conmutador QsTenG era un chasis de 8U con 12 ranuras para tarjetas de línea de 10 GigE, lo que sumaba 96 puertos en total. Cada tarjeta de línea tenía ocho puertos de 10 GigE que se conectaban mediante conectores 10GBASE-CX4 . Cada tarjeta de línea también tenía cuatro puertos internos que conectaban las tarjetas de línea entre sí en una configuración de árbol grueso. Desde entonces, Quadrics lanzó una segunda generación de conmutadores de 10 GigE, comenzando con un conmutador compacto de 1U con 24 puertos, que viene en dos variantes, TG201-CA, 24 puertos CX4, y TG201-XA, 24 puertos en total, 12 XSP y 12 CX4. Se esperaba que lanzaran una gama de conmutadores más grandes en 2009; se planeó que el chasis fuera el mismo que el QsNet III y que el conmutador se llamara TG215.
A finales de 2007, la dirección de Quadrics decidió cancelar los desarrollos de Ethernet de QsTenG y concentrar sus esfuerzos en la línea de productos QsNet . Esto provocó que un grupo de empleados abandonara la empresa y ayudara a fundar Gnodal para desarrollar sistemas Ethernet escalables de gran tamaño.
El software incluía un paquete de software de administración de recursos de clúster llamado QuadricsRms y Quadrics Linux Software, componentes centrales de la versión del software QsNet para Linux bajo la licencia GNU LGPL.