En noviembre de 2019, ocupa el puesto 32 de la computadora más potente en la lista TOP500 con una clasificación LINPACK de 5,95 petaflops (5,95 mil billones 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 y respalda misiones en aeronáutica , vuelos espaciales tripulados , astrofísica y ciencias de la Tierra. [5]
Construida en 2008 y llamada 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 Harpertown Intel Xeon quad-core E5472 conectados con más de 20 millas de cableado InfiniBand de doble velocidad de datos (DDR). [7]
Con la adición de diez bastidores más de procesadores Nehalem X5570 de cuatro núcleos en 2009, Pleiades ocupó el sexto lugar en el 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 bastidores SGI Altix ICE 8400 con procesadores Intel Xeon X5670 Westmere de seis núcleos , lo que eleva hasta 18,432 procesadores (81,920 núcleos en 144 bastidores) 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 las Pléyades, aumentando la eficiencia energética con cada expansión, de modo que en 2010 era 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 nueva velocidad de datos cuádruple (QDR) y cableado híbrido DDR/QDR InfiniBand, creando la red de interconexión InfiniBand más grande del mundo con más de 65 millas de cable. [10]
Después de que se agregaron 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 calificación LINPACK de 1,09 petaflops, o 1,09 mil billones 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 con los sistemas de almacenamiento masivo en NAS y el sistema de visualización Hyperwall, creando una red compuesta por más de 65 millas de tejido InfiniBand, el más grande. de su tipo en el mundo. Pleiades está construido en una topología de hipercubo parcial de 11-D, donde cada nodo tiene once conexiones con otros once nodos, y algunos hacen hasta doce conexiones para formar un hipercubo de 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 bastidores, la expansión aumentó la capacidad informática disponible de Pleiades en un 40 por ciento. [13] Cada nuevo nodo de Sandy Bridge tiene cuatro enlaces de red que utilizan catorce cables InfiniBand de velocidad 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 originales de 4 núcleos y agregando 46 bastidores 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 bastidores de nodos Ivy Bridge y aumentando la capacidad computacional teórica del sistema a 3,59 petaflops. [16] Para dejar 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 dejar espacio para los nuevos procesadores Intel Xeon Haswell, aumentando la potencia de procesamiento teórica en un petaflop a 4,49 petaflops. [17] En enero de 2015, se instalaron y entregaron a los usuarios nodos Haswell adicionales, lo que dio a las Pléyades 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 por bastidores que contenían nodos que utilizaban 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 High-End Computing Capability (HECC) de la NASA y representa la tecnología de punta de la NASA para cumplir con los requisitos de supercomputación de la agencia, lo que permite a los científicos e ingenieros de la NASA realizar modelos y simulaciones de alta fidelidad para las misiones de la NASA en la Tierra. estudios, ciencias espaciales, investigaciones aeronáuticas, así como exploración espacial humana y robótica. [3] [18]
Algunos de los proyectos científicos y de ingeniería ejecutados en las Pléyades incluyen:
La Misión 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. Una vez que el centro de operaciones recopila estos datos, se envían a las Pléyades para calcular el tamaño, la órbita y la ubicación de los planetas que rodean estas estrellas. [19] Hasta 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 las tres formas (sólida, líquida y gaseosa). [20] Después de los contratiempos que siguieron al fallo 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 toda la tubería de datos a las Pléyades, que continúa ejecutando análisis de curvas de luz desde el datos de Kepler existentes. [21]
La investigación y el desarrollo de vehículos de lanzamiento espacial de próxima generación se realizan en las Pléyades utilizando herramientas de análisis de vanguardia y modelado y simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD) para 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 mediante la aplicación de códigos CFD para detectar dónde se encuentran las fuentes de ruido dentro de las estructuras. [22]
La investigación astrofísica sobre la formación de galaxias se lleva a cabo en las Pléyades para crear simulaciones de cómo se formó nuestra propia Vía Láctea y qué fuerzas podrían haber causado que se formara en su forma de disco característica. [23] Las Pléyades también han sido el recurso de supercomputación para la investigación y simulación de la materia oscura , ayudando a descubrir "grupos" de materia oscura unidos gravitacionalmente dentro de las galaxias en una de las simulaciones más grandes jamás realizadas, en términos de número de partículas. [24]
Visualización de las corrientes oceánicas de la Tierra utilizando un modelo de síntesis de datos construido por la NASA para el Proyecto de Estimación de la Circulación y el Clima del Océano (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 la evolución temporal del calor, el agua y los intercambios químicos dentro y entre diferentes componentes del sistema terrestre y para muchas otras aplicaciones científicas". [25]
Galería
Supercomputadora de las Pléyades vista exterior
Bastidores con sede en Pleiades Westmere. La incorporación de los nodos Westmere y Nehalem aumentó la capacidad informática disponible en las Pléyades en un 170%.
Equipo de redes
Ceremonia de inauguración para la finalización del sistema Pléyades original en diciembre de 2008 con representantes de la NASA, SGI e Intel.
Vista de cerca de una fila de gabinetes de computación que formaban el sistema original basado en Harpertown
Muro de pantallas, compatible con múltiples GPU, utilizado para visualización
En la cultura popular
En la película de 2015 The Martian , el astrodinámico Rich Purnell utiliza la supercomputadora Pléyades 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
^ "Supercomputadora de las Pléyades". NASA . Consultado el 19 de marzo de 2020 .
^ ab "Pléyades - 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 codificadores a acelerar su supercomputadora". New York Times . Consultado el 8 de mayo de 2017 .
^ abc "Aumento del rendimiento máximo de la supercomputadora Pléiades, capacidad de almacenamiento a largo plazo triplicada". [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". Voz de Mountain View. 28 de agosto de 2015.
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^ " La integración ' en vivo' de Pleiades Rack ahorra 2 millones de horas" . [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 8 de febrero de 2010.
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^ "La supercomputadora Pléyades obtiene un poco más de empuje". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 19 de junio de 2012. Archivado desde el original el 2 de enero de 2019 . Consultado el 20 de junio de 2012 .
^ "Descripción general del hardware del proyecto HECC: procesadores Sandy Bridge". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA].
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^ "La supercomputadora Pléyades de la NASA mejorada y obtiene un impulso de un petaflops". [División de Supercomputación Avanzada de la NASA]. 28 de octubre de 2014.
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^ Ley, Gillian (2012). "Simulando las estrellas". Mundo de la Computación Científica . Febrero/marzo (22): 41–43.
^ "La NASA encuentra candidatos a planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable, sistema de seis planetas". [NASA] Febrero de 2012. Archivado desde el original el 19 de octubre de 2011.
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^ Khorrami, Mehdi R. (2011). "Simulación de alta fidelidad del ruido del tren de aterrizaje". Fuente HPC . Primavera de 2011. Computación científica: 18–22. Archivado desde el original el 8 de abril de 2014.
^ "Primer vistazo al nacimiento de la Vía Láctea". Universidad de Zurich, agosto de 2011. Archivado desde el original el 11 de octubre de 2012.
^ "Una materia oscura para la investigación en astrofísica". [Cable HPC]. 31 de mayo de 2011.
^ "La NASA ve 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 conocimientos de HECC".
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la supercomputadora de las Pléyades .
Página de inicio de las Pléyades de la NASA
Página de inicio de la División de Supercomputación Avanzada de la NASA
