Supercomputadoras ¿Qué son, para qué sirven y cuáles son las más potentes del mundo?

¿Quién no querría poder elegir, entre un montón de supercomputadoras, una para llevársela a casa? ¿O me estoy equivocando? Eso sí, prepara la factura de la luz, porque el gasto va a ser astronómico.

Atendiendo a su nombre, es posible que muchos usuarios conciban el superordenador de manera errónea, como un ordenador personal con las más altas prestaciones, por ejemplo. Sin embargo, esto no es, en absoluto, ni medio acertado.

¿Quieres saber lo que es un supercomputador? Vamos a verlo hoy aquí, conociendo toda su historia, sus características principales y, por supuesto, los usos que se le dan. Además, para terminar de sorprenderte, vamos a dejarte un top de supercomputadoras más potentes que existen actualmente, para que puedas conocer su asombroso rendimiento real.

¿Qué son las Supercomputadoras en informática? Definición

Supercomputadora es aquel equipo de computación que tiene una altísima capacidad de cálculo, se diseña con un fin específico y cuenta con un diseño que es realmente grande.

Para conseguirlo lo que se hace es formar un sistema de varios ordenadores muy potentes, que forman parte de una misma estructura y que, por tanto, están unidos entre ellos, de manera que tanto la potencia como el rendimiento se multipliquen. En la actualidad se designa a estos sistemas también como computadores o ambientes de cómputo de alto rendimiento.

Aunque son aparatos grandes y con cierta complejidad, lo cierto es que lo que se busca de ellos es que trabajen con un buen número de operaciones flotantes por segundo, para lo cual existe un concepto, el FLOPS. Este mide, como decimos, la cantidad de operaciones que la maquinas es capaz de hacer y se corresponde con una unidad de medida de rendimiento.

Historia

Este tipo de ordenadores se introducen "en el mercado" en los años 70. La mayoría de ellos aparecieron gracias  Seymour Cray, una compañía dominante en la época que se encargó de su diseño y fabricación. En un inicio no eran más que procesadores escalares de máxima velocidad.

El siguiente paso viene dado por la competitividad con los minicomputadores. Este consistió en la inclusión de algunos procesadores vectoriales de trabajo en paralelo, entre 4 y 16. Así es como empezaron a bajar su precio y mejorarse, ampliándose la cantidad y tipología de usuarios que los utilizaban.

Evolución

Es a partir de aquí que empezamos a ver cambios a considerar en los equipos. De los vectoriales se pasó a los sistemas de procesadores paralelos masivos con CPUs comunes contadas por miles.

Después, cuando el microprocesador se desarrolló y probó adecuadamente, se pasó a sustituir el procesador por este, reduciendo considerablemente el número de piezas a utilizar en el diseño de cada superordenador. Durante las últimas décadas se ha optado por el microprocesador-servisor.

Así, tenemos que en la actualidad el concepto de supercomputadora se mantiene en cuanto a función y potencia, pero se ha modificado considerablemente tanto su aspecto como el tipo y la cantidad de piezas que se utilizan, dando con clústeres de aparatos de computación muy afinadas que trabajan con procesadores convencionales de alta capacidad, de miles e incluso millones de núcleos, que se combinan, eso sí, con interconexiones de carácter especial.

¿Para qué sirven y qué usos tienen las Supercomputadoras?

Desde su nacimiento, las supercomputadoras han tenido objetivos muy específicos. Se diseñan para realizar operaciones de cálculo en volumen masivo en lapsos muy cortos de tiempo (de millones por segundo).

Esa es la función básica que tienen todas ellas, si bien, la finalidad puede ser muy diferente. Por ejemplo, hablaríamos de predicciones de clima, problemas de física cuántica, simulaciones físicas, espaciales y nucleares, investigaciones sobre el cambio climático, investigaciones sobre los procesos biológicos del cuerpo humano y sus implicaciones en enfermedades y para trabajar en problemas que aún están por resolver...

Así, los usuarios principales de estas máquinas son grandes corporaciones y organismos como académicos, gubernamentales, militares y, en algunos casos, empresariales para corporaciones multinacionales inmensas.

¿Qué características principales presenta este tipo de super computadoras?

Las supercomputadoras, como hemos mencionado, cuentan con todo tipo de partes y piezas. Si bien, lo que más las caracteriza sería:

• Procesador. La velocidad de procesamiento es clave para conseguir que se realicen millones y millones de operaciones por segundo. Para ello, además de un modelo especialmente eficaz, se precisa de una importantísima cantidad de núcleos.
• Memoria RAM. En consonancia con lo anterior, e necesita contar con una memoria RAM espectacular, de varios Tebibytes.
• Sistema de enfriamiento. Los sistemas de enfriamiento son esenciales para combatir las altísimas temperaturas que se dan en el sistema. Para hacernos una idea, algunos procesadores son capaces de disipar, por 10, el calor de un disco de estufa.
• Capacidad de interconexión. Se necesita que, en grandes entornos, se pueda dar la conexión de millares de usuarios al mismo tiempo.

Otras características que podemos definir de estas máquinas es que carecen de capacidad de penetración social (ni se da interés), que son muy difíciles de utilizar, tanto que sólo lo puede hacer personal especializado, que su tamaño es enorme, que han logrado la consecución de muchos hitos de índole social, sobre todo en la investigación y que hay menos de mil en todo el mundo y que no requieren de periféricos.

Las 10 Supercomputadoras más potentes del mundo

Después de haberte hablado de las increíbles especificaciones de este tipo de equipos, no podíamos terminan sin contarte cuáles han sido las supercomputadoras más potentes que se han fabricado.

Shaheen II

La construyó Cry.Inc junto con la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah, la cual es dueña ahora. Lleva utilizándose desde 2015 en estas instalaciones.

Con un SO de Linux, el Cray, resulta imposible no sorprendernos al conocer que dispone de casi 200000 núcleos en su procesador, que es, por cierto, el Xeon E5-2698v3 16C. Este forece un rendimiento de 5537 TFLOP/s. Más sorprendente resulta conocer su requerimiento de energía, que es de "sólo" 2800 KW.

Hazel Hen

Cray.Inc se encarga del diseño y de la fabricación, en 2015, de Hazel Hen, una supercomputadora de 41 cabinas con el Xeon E5-2680v3 12C de 185088 núcleos. Su rendimiento es de 7.42 PetaFLOPS/s. El sistema opeRativo es el mismo que en el caso anterior. En este caso tenemos que, aunque la potencia media es desconocida, resulta bastante eficiente, con una cifra máxima conocida de 1512 KW.

Piz Daint

También se encarga Cray.Inc de esta fabricación que va directa a Suiza, donde se encuentra desde el año 2013, concretamente en el Centro Nacional de Supercomputación. A día de hoy es la mejor supercomputadora del continente.

Lo consigue gracias a su procesador Xeon E5-2670 8C que trabaja a 2.6 GHz y 115984 núcleos, sus 28 cabinas y un rendimiento teórico de 7.8 petaFLOPS que hemos visto que, en marcha, se duplica, habiendo alcanzado ya los 19.6 petaFLOPS. Repetimos SO.

Trinity

La utilizan tanto el departamento de Energía de los EE. UU., la Administración Nacional de Seguridad Nuclear y el Laboratorio Nacional de Los Álamos, donde se encuentra actualmente.

Repetimos fabricante y sistema operativo y damos con un Xeon E5-2698v3 16C a 2.3 GHz que incluye más de 380000 núcleos. El procesamiento que consigue es superior a 27000 TFLOPS/s teóricos. Su memoria es de 365056 GB.

Tianhe-2

La encontramos en China, en el Centro de Supercomputación. Su fabricante fue NUDT y empezó a trabajar en Guangzhou en el año 2013.

Su SO es Kylin Linux, el procesador es un Intel Xeon E5-2692v2 12C a 2.2 GHz de 3.12 millones de núcleos. Es capaz, así, de rendir a 33.86 TFlop/s, trabajando a 17808 kW.

Sunway TaihuLight

Terminamos el listado con otro supercomputador ubicado en China, en el Centro de Supercomputación que se encuentra en Wuxi. La fabricación, en este caso, vino de la mano de NRCPC y comenzó a funcionar hace muy poco, en el 2016.

Su sistema operativo es exclusivo, Sunway RaiseOS 2.0.5, que se basa en Linux. Dispone de más de 10 millones de núcleos en su procesador Sunway SW26010 260C a 1.45 GHz. Obtenemos un rendimiento de 93 TFlops a 15371 kW.

K Computer

Otra gran máquina, en esta ocasión, japonesa, que trabaja con un SPARC64 VIIIfx a 2 GHz que dispone de 700000 núcleos. El rendimiento que ofrece alcanza los 10.5 TFLOP por segundo. A cambio, la potencia energética asciende a los 12659 KW. El SO es Linux. La tenemos en el Centro de Ciencia de Computación Avanzada RIKEN.

Sequoia

IBM se encargó de la fabricación de este aparato en 2012, específico y exclusivo para la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de los Estados Unidos, encontrándose en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Su procesador es un Power BQC 16C de un millón y medio de núcleos así como un rendimiento de más de 17 TFlop/s. Trabaja con Linux. Su potencia de consumo es de 7890 kW.

Titan

Rinde a razón de 17.59 petaflops gracias a su Opteron 6274 16C a 2.2 GHz de más de medio millón de núcleos. Dispone de Cray Linux Enviroment y de una GPU Nvidia. La fabrica Cray.Inc y la encontramos en el Laboratorio Nacional de Oak Ridgem en los Estados Unidos.

Mira

La fabrica IBM en el año 2012 y desde entonces se ubica en el Laboratorio Nacional Argonne. El procesador, en este caso, es un Power BQC 16C con unos pasmosos casi 800000 núcleos. El rendimiento supera cada segundo los 8586 TFLOPS/s. Cuenta con Linux y trabaja a 3945 KW.