Superordenador

Tipos de supercomputadoras

• Escalar: En este caso, los cálculos se realizan uno a la vez, uno tras otro, en línea recta, como contar las cuentas de un rosario.
• Vectorial: Aquí, los cálculos se realizan todos a la vez, en conjunto, en línea recta, como un grupo de flechas que se mueven juntas en la misma dirección.
• Tensor: Este tipo es el más complejo. Utiliza un modelo tridimensional, donde los cálculos se pueden realizar en muchas direcciones al mismo tiempo, como una peonza, pero es más difícil entender cómo funciona.

Función y características de una supercomputadora

Las supercomputadoras tienen muchas funciones especializadas, como la arquitectura del sistema, los sistemas de entrada, los sistemas de salida, los sistemas de almacenamiento, el software, las herramientas de programación, las redes y los sistemas operativos. La siguiente tabla destaca algunas de las características de las supercomputadoras:

• Memoria y almacenamiento grandes: Se necesita un gran almacenamiento primario para llevar a cabo miles de millones de cálculos. Se necesita un gran almacenamiento secundario para llevar a cabo miles de millones de cálculos. Se requiere un gran almacenamiento secundario para almacenar los datos de entrada y los resultados del programa. Por lo tanto, las supercomputadoras tienen una gran memoria primaria y secundaria.
• Control y coordinación: Una supercomputadora puede realizar múltiples cálculos simultáneamente. Sus operaciones y cálculos deben controlarse y coordinarse. Por lo tanto, una supercomputadora necesita tener una velocidad adecuada y una unidad de control altamente confiable para ejecutar las instrucciones del programa con una sincronización adecuada.
• Dispositivos de entrada y salida de alta velocidad: Una supercomputadora requiere equipos de entrada y salida muy rápidos para recibir datos.
• Tolerancia a fallos: No todas las computadoras pueden realizar cálculos y tareas simultáneamente. Esto requiere que el hardware y el software particulares de la computadora estén disponibles para su uso si falla alguna parte del sistema. La tolerancia a fallos permite que los cálculos continúen a pesar de un mal funcionamiento del hardware, minimizando así el impacto general en el rendimiento.
• Software específico de aplicaciones y herramientas de programación: Las supercomputadoras necesitan software específico de aplicaciones para resolver los problemas. También se requieren herramientas de software especiales para desarrollar programas paralelos, junto con un amplio software de sistema.
• Escalabilidad: Esta es la capacidad de crecimiento del hardware y el software. Es necesario mantener la eficiencia del sistema incluso cuando aumenta el número de usuarios.

Escenarios de las supercomputadoras

A diferencia de las computadoras personales y las estaciones de trabajo, que se utilizan para el procesamiento de textos, la navegación web y las tareas de oficina, la computadora central se utiliza para cálculos complejos y funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Estas son algunas aplicaciones comunes de las supercomputadoras;

• Previsión meteorológica: Uno de los primeros usos de una supercomputadora fue la simulación meteorológica realizada por Edward Lorenz en 1960. Fue un éxito y allanó el camino para que la meteorología adoptara el modelado por computadora para la simulación y el análisis de datos. Hoy en día, las supercomputadoras se utilizan para la predicción precisa y oportuna de desastres naturales como terremotos, huracanes, tornados, inundaciones y tsunamis. Se ejecutan modelos avanzados con una gran cantidad de datos para pronosticar su trayectoria, alcance y velocidad. Esto ayuda a emitir advertencias y salvar vidas y propiedades.
• Investigación sobre el cambio climático: El modelado y la monitorización del clima también utilizan supercomputadoras para estudiar los cambios a largo plazo en el medio ambiente. Los científicos las utilizan para analizar datos de satélites y patrones climáticos para comprender el calentamiento global y su impacto en el planeta. Se simulan varios modelos climáticos para predecir las condiciones futuras.
• Química y ciencia de materiales: Las supercomputadoras ayudan a ejecutar simulaciones que hacen avanzar la ciencia de materiales, la química y otros campos relacionados. Son útiles en el desarrollo de nuevos materiales, el análisis de sus propiedades y la ayuda en la investigación en nanotecnología. Por ejemplo, las simulaciones en una supercomputadora pueden ayudar a crear baterías para automóviles eléctricos.
• Productos farmacéuticos: El desarrollo de fármacos es un proceso largo y costoso. Pero con la ayuda de las supercomputadoras, el modelado y la simulación facilitan la creación de nuevos fármacos para diversas enfermedades. El SIDA, el cáncer y el Alzheimer son algunos ejemplos de enfermedades que se tratan con fármacos desarrollados utilizando supercomputadoras.
• Genómica: La secuenciación genómica es otra aplicación de las supercomputadoras. Se analizan grandes cantidades de datos en forma de secuencias de ADN para cartografiar el genoma humano. Esta tecnología ha mejorado la comprensión de los genes y cómo funciona el cuerpo, lo que ha llevado a la medicina personalizada.
• Aeroespacial: Las supercomputadoras se utilizan en el diseño y las pruebas de aeronaves, misiles y transbordadores espaciales. Sus capacidades de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) permiten simular el flujo de aire y otras condiciones para predecir el rendimiento de los vehículos aeroespaciales.
• Energía nuclear: Las centrales nucleares dependen de las supercomputadoras para diversas funciones, como el diseño, la monitorización y los controles de seguridad de los reactores. Las simulaciones garantizan el funcionamiento seguro y eficiente de estas instalaciones para proporcionar energía limpia.

Cómo elegir una supercomputadora

Los compradores deberán conocer sus objetivos para utilizar una supercomputadora antes de elegir una. ¿Qué tareas quieren realizar? ¿Es para investigación? ¿Industria? ¿Científica?— Estas son preguntas clave que pueden ayudar a los compradores a saber el tipo de supercomputadora que quieren comprar.

La carga de trabajo, que se refiere al tipo y la cantidad de trabajo que tiene que realizar la supercomputadora, tiene que definirse. Es necesario identificar la aplicación objetivo; ya sea para simulaciones a gran escala o aprendizaje automático, una carga de trabajo clara define los requisitos. Otros factores importantes a considerar son:

• Rendimiento: Cada tarea puede requerir un enfoque diferente al rendimiento. Los compradores deberán considerar el rendimiento máximo, LINPAC o el rendimiento sostenido, dependiendo de su carga de trabajo. El rendimiento LINPAC asume la eliminación gaussiana, una operación fundamental en muchos algoritmos de álgebra lineal numérica.
• Escalabilidad: Los compradores deberán elegir una supercomputadora que pueda crecer y expandirse a medida que sus necesidades cambien. Esto implica la construcción de una supercomputadora personalizable para adaptarse a cargas de trabajo específicas y el uso de una arquitectura modular que se amplía o reduce.
• Fiabilidad y soporte: Los compradores necesitarán una supercomputadora que sea fiable y con suficiente soporte para utilizarla de forma óptima. Esto implica redundancia y tolerancia a fallos, que están diseñadas para garantizar la fiabilidad y la disponibilidad de un sistema incluso en caso de fallo.
• Presupuesto: Los compradores deberán considerar el presupuesto, ya que esto influye significativamente en las opciones que se toman. Evaluar los costes, ya sea las inversiones de capital o operativas, es fundamental para determinar el presupuesto.

Supercomputadora P&R

P1: ¿Cuántas personas pueden usar una supercomputadora al mismo tiempo?

R1: Muchas personas pueden usarla al mismo tiempo.

P2: ¿Qué tan rápido puede una supercomputadora hacer un cálculo?

R2: Dependiendo del sistema, puede ser capaz de hacer un cálculo en una millonésima de segundo.

P3: ¿Cuál es el beneficio de usar una supercomputadora?

R3: Usar una supercomputadora puede dar resultados más rápidos. Las supercomputadoras también tienen datos más precisos, lo que facilita los algoritmos complejos.