MareNostrum

MareNostrum
BSC-MareNostrum-A.JPG
Supercomputador MareNostrum
Ubicación BSC
Flag of Barcelona (province).svg  Barcelona, Flag of Spain.svg  España
Instalación 2004
Características
Arquitectura AMD64 ( Intel Xeon E5 2670 )
procesadores 6.112 (48.896 núcleos)
Rendimiento 1,1 PetaFLOPS[1]
Memoria 95,5 TiB
Sistema operativo GNU/Linux ( SUSE)
TOP500
Actual 106(junio-2016)
Mejor 4
Listas 23 ( Nov 2004-- Nov 2015)
http://www.bsc.es
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MareNostrum es el supercomputador más potente de España, y uno de los más potentes de Europa, según la lista TOP500. Su mejor puesto en dicha lista es el cuarto alcanzado en noviembre de 2004,[4] Se encuentra situado en el Centro Nacional de Supercomputación en Barcelona y es considerado uno de los ordenadores más potentes del mundo.

El MareNostrum comenzó a funcionar a principios de 2005 y desde entonces se ha ampliado notablemente sustituyendo los procesadores originales con procesadores a 2,3 GHz y doblando el número de estos. Más tarde se sustituyeron por procesadores Intel. Actualmente la capacidad de cálculo del superordenador alcanza los 110 billones de operaciones por segundo (1,1 PetaFLOPS). Con 48.896 procesadores Intel Xeon de 64 bits a 2,6 GHz dispone de un total de 2 Petabytes (PiB) de capacidad de almacenamiento y 95,5 TiB de memoria. Como sistema operativo utiliza la distribución SuSe de Linux.

Se puso en marcha el 12 de abril de 2005[3] Desde entonces se utiliza en la investigación del genoma humano, la estructura de las proteínas y en el diseño de nuevos medicamentos, entre otros. Su uso está disponible para la comunidad científica nacional e internacional, controlada por un comité de asignación que asigna tiempo de cómputo en función de la valía de los proyectos a realizar.

Mare Nostrum ('mar nuestro' en latín) es el nombre que los romanos usaban para nombrar al mar Mediterráneo. Fue elegido no sólo por el lugar sino también para representar la gran potencia de este recurso informático.

Arquitectura del hardware y construcción

Desde que se instalara el ordenador en la capilla situada cerca de la Torre Girona (el rectorado de la UPC) en el año 2004, el supercomputador ha recibido dos grandes actualizaciones. La primera, en el 2006, supuso cambiar los blades IBM; por otros con el doble de procesadores doblando la capacidad de cómputo cambiando tan sólo los nodos. La segunda gran actualización en 2012 la cual conforma el actual MareNostrum, supuso un cambio completo ya que se pasó de usar nodos con procesadores IBM Power interconectados con una red Myrinet a nodos con procesadores Intel y red Infiniband.

En cuanto al sistema operativo de esta computadora siempre se ha usado una versión específica para entornos de computación de altas prestaciones (del inglés HPC, High Performance Computing) de la distribución GNU/Linux SUSE.

En cualquiera de las versiones de MareNostrum se ha utilizado una misma arquitectura de red y distribución de los racks en los que los nodos están instalados. La red está dispuesta en forma de fat tree, con dos niveles de conmutadores (switches). El almacenamiento está en el primer nivel mientras que los nodos de cálculo están en el segundo nivel.

El sistema de refrigeración es por aire. La temperatura dentro de la jaula de cristal es inferior a la del ambiente. El aire atraviesa los racks por el frente, saliendo caliente por detrás de los mismos. El aire caliente al tener menor densidad que el aire frío tiende a subir y es recogido para ser refrigerado mediante un circuito de agua.

La jaula de cristal cuenta con un sistema contraincendios que despide agua micro pulverizada de manera que no moja al entrar en contacto con la electrónica, apagando el fuego sin provocar daños adicionales.

MareNostrum I

La primera versión de MareNostrum se entregó en el año 2004. Fabricado en Madrid e instalado en una jaula de cristal dentro de una capilla en el Campus Nord de la Universidad Politécnica de Cataluña, MareNostrum I fue el primer gran supercomputador en España y el más potente de Europa, manteniéndose en los primeros puestos de la lista TOP500. Esta primera versión de MareNostrum contaba con 163 armarios (racks) IBM BladeCenter, cada uno con 14 nodos, albergabando un total de 2282 nodos (blades) IBM JS20, los cuales tenían dos procesadores mono núcleo IBM PowerPC 970FX de 64 bits. Cada nodo disponía de 4 GiB de memoria RAM lo que nos llevaba a un total de 9 TiB de memoria RAM. El sistema de archivos distribuido tenía una capacidad de 128 TiB. La red de interconexión entre los nodos empleaba la tecnología Myrinet, una red específica de muy baja latencia, pensada para entornos de altas prestaciones. La red Myrinet es tecnología patentada, perteneciente a la empresa Myricom.

MareNostrum II

En 2011 estaba constituido por un total de 44 racks de los cuales 31 están dedicados a capacidad de cálculo.[6]

Disponía de 2560 nodos IBM JS21 con procesadores de doble núcleo IBM PowerPC PowerPC 970MP de 64 bits a una velocidad de reloj de 2,3 GHz. Cada nodo dispone de 2 procesadores (4 núcleos), 8 GiB de memoria principal y 36 GB de almacenamiento local. Estos nodos están enfundados en armarios BladeCenter en grupos de 14, y a su vez estos BladeCenters están enfundados en los racks en grupos de 6. En total por rack suman hasta 336 núcleos, juntando así entre los 31 racks los 10 240 núcleos y en total resulta una capacidad de cálculo de 63,83 teraflops con picos de 94,21 teraflops.

En cuanto al sistema de memoria del ordenador, cuenta con 20 TiB de memoria principal y 390 terabytes de almacenamiento en red y otros 90 terabytes de almacenamiento local.[6]

Los nodos del ordenador se comunican entre sí a través de una red Myrinet de baja latencia. Para acceder al almacenamiento en red se utiliza una más tradicional red Gigabit Ethernet.[7]

MareNostrum III[8]

En agosto de 2012 recibió una actualización en la que se cambiaron los nodos IBM POWER y la red Myrinet por nodos IBM iDataPlex dx360 M4 con procesadores Xeon E5 2670 Intel Sandy Bridge. 3.056 nodos con 2 procesadores cada uno (un total de 6.112 procesadores) con 95,5 TB de memoria principal (RAM) y 2 PB de almacenamiento. Cada procesador dispone de 8 núcleos, alcanzando una cifra total de 48896 núcleos. La nueva red instalada es una combinación de Infiniband FDR10 con Gigabit Ethernet para el acceso a disco. La ventaja de usar una red Infiniband en vez de Myrinet es que Infiniband a diferencia de Myrinet no es tecnología propietaria. Infiniband es un estándar de red como lo puede ser Ethernet y hay varios fabricantes que proveen el equipamiento de red necesario para construir una red Infiniband. Esto significa una reducción en los costes así como mayor facilidad para encontrar repuestos y una cierta garantía de tener una vía de actualización más barata y sencilla al estilo de los puertos PCI Express o SATA cuyas nuevas versiones suelen ser retrocompatibles admitiendo dispositivos de una generación anterior de la interfaz y los nuevos dispositivos pudiendo funcionar con versiones anteriores de la interfaz sin necesidad de reemplazar nada.

Gracias a esta actualización ha llegado al puesto 29 del TOP 500 de supercomputadores (junio de 2013).

En mayo-junio de 2014 se pusieron a disposición de los usuarios un total de 42 nuevos nodos experimentales para computación heterogénea. Se componen cada uno de dos procesadores Intel Xeon idénticos a los que hay en el resto de 3.056 nodos, pero la memoria por nodo ha sido aumentada de 32 GB a 64 GB y además llevan dos Intel Xeon Phi 5110 P. Es decir, se disponen de 84 procesadores adicionales junto con 84 tarjetas aceleradoras y 2,6 TB más de memoria RAM. Estos nodos sólo admiten trabajos heterogéneos por lo que su capacidad de cálculo no puede ser sumada directamente a la del resto del superordenador: tienen colas de trabajo independientes, y los trabajos de esas colas sólo se ejecutan en dichos nodos heterogéneos.

MareNostrum IV[9]

El 29 de noviembre del 2016 el BSC aprobó la compra por 34 millones de euros, mediante sorteo público, del nuevo supercomputador, el cual será construido por IBM y que integrará tecnologías de otras empresas como Lenovo, Intel y Fujitsu. La instalación comenzará en el mes de diciembre del mismo año y acabará en junio del 2017.

El nuevo supercomputador será 12,4 veces más potente que el actual, el MareNostrum III, y llegará a los 13,7 Petaflops por segundo. Este nuevo modelo sería el segundo más potente de la UE y el decimosegundo del mundo si estuviera construido en el día de su compra (29 de noviembre del 2016).

El nuevo supercomputador estará dividido en dos bloques. El primero, provisto por Lenovo y de propósito general, tendrá 48 racks con más de 3.400 nodos con chips Intel Xeon y una memoria central de 390 terabytes. Tendrá un consumo energético un 30% mayor a su antecesor, el cual pasará a ser de 1,3 MW al año. El segundo bloque estará formado por tres clústers de diferentes tecnologías que se desarrollaran en Estados Unidos y Japón.

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