Diapositiva 1

El Supercomputador MareNostrum Microprocesadores para Comunicaciones Omar El-Asmar Moreno

Diapositiva 2

Indice 1. Introduccin 2. Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) 3. El supercomputador MareNostrum 3.1 MareNostrum I 3.2 MareNostrum II 3.3 MareNostrum III 4. Aplicaciones 5. Noticias recientes

Diapositiva 3

1.Introduccin El supercomputador MareNostrum est situado en el Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) y actualmente es el supercomputador ms potente de Espaa y uno de los ms potentes del mundo. As lo ratifica el puesto 29 que ocupaba en junio de 2013 en la lista TOP500 que recoge los superordenadores ms potentes del mundo.

Diapositiva 4

1.Introduccin Su construccin nace a partir del BSC-CNS, que es quien se encarga de su manejo y mantenimiento, de forma que a lo largo de los ltimos aos ha sufrido una serie de modificaciones que han mejorado sus prestaciones y capacidad de clculo de manera impresionante. Su nombre fue escogido tanto para representar el lugar donde se encuentra como para representar los grandes recursos informticos de los que dispone.

Diapositiva 5

1.Introduccin Actualmente forma parte del proyecto europeo PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) cuya misin es permitir descubrimientos cientficos de alto impacto y la investigacin en ingeniera, a la vez que mejora de la eficiencia energtica de los sistemas de computacin. El proyecto PRACE esta formado por 25 miembros de la Unin Europea, entre ellos el BSC-CNS en representacin de Espaa.

Diapositiva 6

2. Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) La principal misin del BSC-CNS consiste en investigar y desarrollar todo tipo de informacin tecnolgica para facilitar el progreso cientfico en general. En este mbito, se tiene una dedicacin especial en aplicaciones computacionales para la ciencia y la ingeniera. Ha recorrido un largo camino durante estas dos ltimas dcadas para convertirse en lo que es actualmente.

Diapositiva 7

2. Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) Bsicamente, ha heredado la tradicin del Centro Europeo Paralelismo de Barcelona (CEPBA), un centro de investigacin, desarrollo e innovacin en tecnologas de cmputo eficientes perteneciente a la UPC. En 1991 CEPBA inici sus actividades, recopilando las necesidades de los diferentes departamentos de la UPC, as como la experiencia en el nivel ms bajo del sistema informtico (ncleos numricos, sistemas operativos y arquitectura).

Diapositiva 8

2. Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) Del ao 1995 al 2000 el CEPBA coordin sus actividades con el CESCA (Centre de Serveis Cientifics i Acadmics De Catalunya) a travs del C4 (Centro de Computacin y Comunicaciones de Catalua), fundado por el CIRIT, la Fundacin Catalana de Investigacin y la UPC.

Diapositiva 9

2. Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) En el ao 2000 CEPBA firm un acuerdo con IBM para crear el Instituto de Investigacin CEPBA-IBM, cuyos objetivos iban encaminados a la investigacin local en reas de la ciencia y la ingeniera. Esta Asociacin de Investigacin y Desarrollo tena un compromiso inicial para 4 aos.

Diapositiva 10

2. Centro Nacional de Supercomputacin de Barcelona (BSC-CNS) En el ao 2004 el Ministerio de Educacin, la Generalitat de Catalunya y la Universidad Politcnica de Catalua (UPC) tomaron la iniciativa de crear un Centro de Supercomputacin en Barcelona. En marzo de ese mismo ao el Gobierno de Espaa y la empresa IBM firmaron un acuerdo para construir unos de los ordenadores ms potentes de Europa. Finalmente, en el ao 2005 se constituy oficialmente el BSC-CNS comenzando sus actividades de investigacin y desarrollo, y el supercomputador MareNostrum fue construido como la mquina ms potente de Europa.

Diapositiva 11

3. El supercomputador MareNostrum Desde su inauguracin en el ao 2005, el supercomputador MareNostrum ha sufrido varias modificaciones que han mejorado sus prestaciones de memoria y capacidad de clculo enormemente. A continuacin, analizaremos las prestaciones de las tres versiones y veremos las modificaciones que se han ido produciendo.

Diapositiva 12

3.1 MareNostrum I El MareNostrum I fue construido en dos meses en el Centro Tcnico de IBM en San Fernando de Henares (Madrid). Tras realizar las pruebas pertinentes para su inclusin en la lista TOP500, fue trasladado al BSC-CNS donde se encuentra en la actualidad. El ordenador est fsicamente instalado en el interior de la Capilla de Torre Girona, una edificacin romnica de principios del siglo XX que se encuentra en el Campus Nord de la Universidad Politcnica de Catalua, ocupando un rea de 170 metros cuadrados.

Diapositiva 13

3.1 MareNostrum I

Diapositiva 14

3.1.1 Caractersticas a) Estaba formado por 2282 nodos de computacin JS20 de IBM. Dentro de cada nodo haba dos procesadores mononcleo PowerPC 970FX, de arquitectura RISC de 64 bits a 1.6 GHz o 2.2 GHz, compartiendo 4 Gb de memoria. De esta forma, se tenan 4812 procesadores y un total de 9128 Gb de memoria principal.

Diapositiva 15

3.1.1 Caractersticas b) Cada nodo individual JS20 dispona tambin 40 GB de almacenamiento adems de un almacenamiento en red de 128 TB. Estos nodos estaban repartidos en 163 armarios, denominados BladeCenters, teniendo cada armario 14 nodos.

Diapositiva 16

3.1.1 Caractersticas c) Cuando se puso en marcha de forma definitiva se midi su rendimiento obteniendo un total de 27'91 GigaFlops, desde los anteriores 20'53 GigaFlops obtenidos en pruebas durante su construccin. Como se puede comprobar, las caractersticas que presentaba la primera versin de MareNostrum eran asombrosas, no obstante, el BCS-CNS no quera que el proyecto se quedara ah y apenas un ao despus se present una segunda versin del supercomputador, que mejorara con creces las prestaciones que ya tena.

Diapositiva 17

3.2 MareNostrum II El nuevo sistema estaba formado por un total de 44 racks de los cuales 31 eran dedicados a capacidad de clculo y los dems formaban la red de interconexin y control del sistema. De esta manera se lograba duplicar la capacidad de computacin.

Diapositiva 18

3.2.1 Caractersticas a) En total estaba formado por 2560 nodos JS21 de IBM con procesadores de doble ncleo PowerPC 970MP de 64 bits funcionando a una velocidad de 2'3 GHz. Cada nodo dispona de 2 procesadores (4 ncleos), 8 GB de memoria principal y 36 GB de almacenamiento local.

Diapositiva 19

3.2.1 Caractersticas b) Los nodos JS21 estaban enfundados en armarios BladeCenter en grupos de 14, y a su vez estos BladeCenter estn enfundados en los racks en grupos de 6. Cada rack tena un consumo de 23 KW. En total por rack suman hasta 336 ncleos, juntando as entre los 31 racks dedicados a operaciones de clculo los 10.024 procesadores que conforman el sistema. Esto nos da en total una capacidad de clculo de 63'83 TeraFlops pudiendo alcanzar picos de 94'21 TeraFlops con un consumo de 700 KW.

Diapositiva 20

3.2.1 Caractersticas c) Los 2560 nodos se comunican entre s a travs de una red de interconexin de alta velocidad llamada Myrinet, que ocupa 4 racks dentro del sistema y en total est formada por ms de 63 kilmetros de fibra ptica.

Diapositiva 21

3.2.1 Caractersticas d) Para acceder al almacenamiento en red se utiliza una red Gigabit Ethernet, que se encuentra en uno de los racks del sistema y emplea 7,5 Km de fibra ptica, ofreciendo una cantidad total de 288 puertos de conexin. Esta red incluye GPFS (Global Parallel File System), un software de IBM que permite que cualquier usuario desde cualquiera de los nodos tenga acceso a los datos, pueda modificarlos y eso no cree conflictos con otros usuarios que estn accediendo a los mismos datos.

Diapositiva 22

3.2.1 Caractersticas e) En cuanto al sistema de memoria del ordenador, cuenta con 20 TB de memoria principal y 390 + 90 terabytes de almacenamiento en red, que se encuentran en 7 racks del sistema. f) El sistema utiliza el entorno SUSE Linux, una de las distribuciones de Linux existentes a nivel mundial ms sencillas de instalar y administrar, ya que cuenta con varios asistentes grficos que facilitan el desarrollo de las diferentes tareas.

Diapositiva 23

3.3 MareNostrum III En el ao 2007 se renov el acuerdo entre el BSC-CNS e IBM, donde se tipificaba el desarrollo y la compra de un nuevo supercomputador, a cambio del cual IBM financiara diversos proyectos de investigacin del BSC. La idea era actualizar el supercomputador a su tercera versin lo antes posible, pero numerosos problemas a los que se aadi el inicio de la crisis econmica espaola, hicieron que se retrasara varios aos.

Diapositiva 24

3.3 MareNostrum III Tras varios aos funcionando con la segunda versin, finalmente en el ao 2012 llego la tercera actualizacin del sistema, MareNostrum III, que se encuentra an vigente. Esta nueva versin es 10 veces ms potente que su predecesora y tiene una complejidad mucho mayor estando formada por 52 racks, de los cuales 36 estn dedicados para la realizacin de clculos. El sistema se ha renovado por completo y ahora est basado en procesadores Intel SandyBridge, racks de computacin iDataPlex y una red de interconexin Infiniband.

Diapositiva 25

3.3.1 Caractersticas a) El sistema est formado por 3056 nodos, cada uno de los cuales contiene 2 procesadores Intel SandyBridge (cada uno con 8 ncleos) a 2,6 GHz. De esta manera tenemos en total 48896 procesadores trabajando en conjunto, lo que nos da una capacidad de clculo de 1,1 PetaFlops por segundo con un consumo total de 1 MW.

Diapositiva 26

3.3.1 Caractersticas

Diapositiva 27

3.3.1 Caractersticas b) Todos estos procesadores estn almacenados en 36 racks de clculo IBM iDataPlex, de manera que tenemos una capacidad de cmputo de 27,95 TeraFlops por rack, con un consumo de 28 KW por rack. Si nos damos cuenta, este consumo es mayor que en el caso del MareNostrum 2, lo que implica un cambio en los sistemas de refrigeracin del sistema.

Diapositiva 28

3.3.1 Caractersticas c) Por otro lado, cada uno de los racks iDataPlex est formado por 84 nodos de cmputo IBM dx360 M4.

Diapositiva 29

3.3.1 Caractersticas La estructura interna de cada uno de los nodos es la siguiente. En la parte izquierda de la imagen podemos ver los dos procesadores Intel. d) Cada nodo dx360 M4 est formado por una estructura 2U, de manera que cada uno de ellos incluye dos nodos de computacin.

Diapositiva 30

3.3.1 Caractersticas e) Con las nuevas redes de comunicacin se ha multiplicado por 40 la velocidad de comunicacin. Cada nodo est conectado a 4 redes, dos de gestin y dos de datos: e.1) En cuanto a las redes de gestin una de ellas nos permite encender y apagar los nodos, mientras que la otra permite que los nodos tomen la imagen del sistema operativo.

Diapositiva 31

3.3.1 Caractersticas e.2) En cuanto a las redes de datos la primera de ellas es una red Infiniband que permite conectar todos los nodos a una velocidad de 40 Gbps empleando aproximadamente 71 km de fibra ptica. La segunda de ellas, es la que implementa GPFS, que como ya vimos en la versin anterior nos permite mover datos hacia el sistema de almacenamiento de manera paralela sin molestar a otros usuarios.

Diapositiva 32

3.3.1 Caractersticas f) En cuanto al almacenamiento tenemos 100,8 TeraBytes de memoria principal y aproximadamente 2 PetaBytes de almacenamiento en disco repartidos en 30 servers. g) El sistema operativo que se ha montado sobre esta computadora es el SUSE Linux versin 10.

Diapositiva 33

3.3.1 Caractersticas Como podemos observar, en la tercera versin del supercomputador se ha realizado una remodelacin total respecto a las versiones anteriores. Esto ha permitido, no solo mejorar las prestaciones de cmputo del supercomputador, sino tambin emplear las tecnologas ms innovadores en lo que se refiere a unidades de procesamiento y redes de interconexin. Todas estas mejoras han supuesto un salto en la calidad de las aplicaciones que se pueden realizar en el supercomputador.

Diapositiva 34

4. Aplicaciones Como ya hemos podido comprobar, las capacidades de computacin que ofrece el MareNostrum son muy buenas, por ello, sus servicios se prestan para investigaciones cientficas que requieren clculos tremendamente complejos. Su uso est disponible para la comunidad cientfica nacional e internacional, controlada por un comit de asignacin que asigna tiempo de cmputo en funcin de la vala de los proyectos a realizar.

Diapositiva 35

4. Aplicaciones As las diferentes versiones del MareNostrum han sido esenciales para desarrollar importantes proyectos de investigacin en diversas reas: METEOROLOGA Y CLIMA. El departamento de ciencias de la Tierra del BSC-CNS utiliza la supercomputacin para mejorar la prediccin meteorolgica, los estudios de calidad del aire y las investigaciones sobre el clima. CUERPO HUMANO. El departamento de ciencias de la vida puede estudiar, gracias al MareNostrum, cmo actan las protenas en el interior de las clulas y desarrollar proyectos de genmica.

Diapositiva 36

4. Aplicaciones ENERGA ELICA. El BSC y la compaa Iberdrola tienen una colaboracin cientfica para mejorar el diseo de los molinos de viento a partir de simulaciones informticas de la interaccin entre los flujos de aire y las turbinas. PETRLEO. Repsol y el BSC han creado un centro de investigacin conjunto para utilizar la supercomputacin con el objetivo de mejorar la deteccin de depsitos de hidrocarburos y su explotacin. SUPERCOMPUTACIN. Algunas de las compaas lderes en el sector de los superordenadores, como IBM, Intel y Nvidia, tienen acuerdos de colaboracin estable con el BSC para mejorar sus productos. INFORMTICA PERSONAL. Microsoft y el BSC han creado un centro de investigacin conjunto para mejorar la computacin en ordenadores personales y dispositivos mviles.

Diapositiva 37

4. Aplicaciones A continuacin podemos ver un resumen del uso del MareNostrum en un ao por parte de diferentes fuentes: Aplicaciones instaladas permanentemente en el MareNostrum 259 Usuarios del MareNostrum en 1 ao 650

Diapositiva 38

5. Noticias recientes Un corazn en 3D : el supercomputador MareNostrum clave para simular el rgano El Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputacin trabaja actualmente en una simulacin 3D del corazn. En el proyecto intervienen mdicos del hospital de Sant Pau y de la Universidad de Lleida y cientficos del Centro de Visin por Computador de la Universidad Autnoma de Barcelona, que proporciona las imgenes que ayudan a reproducir el funcionamiento del corazn.

Diapositiva 39

5. Noticias recientes El superordenador MareNostrum simular las neuronas en el Human Brain Project El Human Brain Project (proyecto del cerebro humano, HBP en sus siglas en ingls) est considerado el proyecto neurocientfico ms ambicioso del mundo con una inversin de 1.200 millones de euros. Segn han informado los responsables del BSC, el reto de este macroproyecto cofinanciado por la Unin Europea es el de comprender y simular el funcionamiento del cerebro humano en sus diferentes capas, desde el genoma y niveles celulares a neuronas, circuitos, regiones del cerebro y finalmente el cerebro entero.

Diapositiva 40

6. Bibliografa Informacin general sobre el MareNostrum http://es.wikipedia.org/wiki/MareNostrum http://www.bsc.es/marenostrum-support-services/documentation Noticias http://www.lavanguardia.com/tecnologia/20121027/54353933541/mare- nostrum-3-superordenador-barcelona.htmlhttp://www.lavanguardia.com/tecnologia/20121027/54353933541/mare- nostrum-3-superordenador-barcelona.html http://www.rtve.es/noticias/20131007/superordenador-marenostrum- simulara-neuronas-proyecto-human-brain/759744.shtmlhttp://www.rtve.es/noticias/20131007/superordenador-marenostrum- simulara-neuronas-proyecto-human-brain/759744.shtml http://www.noticias24.com/tecnologia/noticia/568/marenostrum-la- supercomputadora/http://www.noticias24.com/tecnologia/noticia/568/marenostrum-la- supercomputadora/

Diapositiva 41

6. Bibliografa Vdeos http://shelf3d.com/lwFccNUwWpQ#Corporate Video in English http://www.youtube.com/watch?v=1qOYIZwVUqc http://www.youtube.com/watch?v=wTVuhQkUb6Y http://www.youtube.com/watch?v=D8vGWoKtYCk