Computação Paralela: História da Computação de Alto Desempenho
O que é computação paralela ? Na literatura, pensa-se que uma primeira referência ao uso de uma ferramenta de cálculo de alto desempenho capaz de fornecer mais resultados ao mesmo tempo seja aquela que apareceu na publicação da biblioteca universal de Genebra, datada de 1842, cujo título era “ Esboço da Máquina Analítica Inventada por Cherles Babbage ”, de JF Menabrea.
O referido artigo discutia a necessidade de se ter uma máquina de cálculo que pudesse ser utilizada no caso de se realizar uma longa série de cálculos idênticos , como um conjunto de multiplicações de dois números cada um composto por vinte dígitos. Isso economizou tempo e processos e foi capaz de fornecer vários resultados ao mesmo tempo.
Não sabemos se o paralelismo foi realmente implementado pelo motor analítico , mas de qualquer forma o impacto da ferramenta de cálculo na metodologia para resolver um problema científico já era claro naquela época.
O objetivo da computação paralela
Para que serve a computação de alto desempenho? A resposta pode parecer trivial, mas na verdade não é. O objetivo da computação de alto desempenho e, portanto, de um supercomputador é resolver problemas complexos. Pelo termo "super-calculadora" nos referimos a um sistema que oferece o mais alto desempenho a qualquer momento . Como é medido o desempenho de um supercomputador? O desempenho de um supercomputador é medido pelo tempo que leva para resolver um determinado aplicativo.
Evolução ao longo dos anos
Aqui está um breve excurso ao longo dos anos para se ter uma ideia da evolução do poder dos supercomputadores ao longo do tempo:
- 70-80 anos: 10 6 flops (M FLOPs) calculadoras escalares sequenciais “CDC 7600”, “IBM 360”;
- 80s-90s: 10 calculadoras vetoriais de 9 flops (G FLOPs) “CRAY 1”, “CRAY X-MP”.
- 90-2000 anos: 10 12 flops (T FLOPs) calculadoras de paralelismo maciço “CRAY T3D”, “ASCI White”.
- 2000-2010: 10 15 flops (P FLOPs) Computadores paralelos massivos “CRAY Jaguar”.
- anos 2011-2016: 10 17 flops (187 P FLOPs), oak Ridge Lab
Como você pode ver, passamos de milhões (M) de operações por segundo nos anos 70-80 para milhões de bilhões de operações por segundo (P).
Nossos computadores, por exemplo um notebook moderno de médio porte, são capazes de realizar aproximadamente 10 bilhões de operações por segundo , aproximadamente a capacidade de computação de um supercomputador do final dos anos 1980 – início dos anos 1990.
Por que a computação paralela é necessária
Para entender a importância da computação paralela, vamos pegar o exemplo das previsões meteorológicas. Dada a complexidade dos cálculos e o poder computacional necessário para realizá-los, com um PC comum você poderia chegar ao paradoxo de ter a previsão do tempo após 23 dias de cálculo. Uma previsão do tempo deve fornecer informações em tempo real ou, no máximo, após meia hora. O aumento do desempenho permite que você resolva problemas em tempo real e resolva problemas grandes e de grande escala.
A situação atual
Existe um Top 500 dos melhores computadores do mundo: todos os anos nos Estados Unidos há um grande evento durante o qual é elaborada a lista dos melhores supercomputadores. Durante este evento todos os fabricantes apresentam seus novos hardwares e softwares para cálculo de alto desempenho. O desempenho é avaliado pelo “Linpack”, uma biblioteca agora padronizada para essas medições.
A última edição do Top 500, a 59ª, foi realizada em junho passado. O primeiro lugar é agora ocupado pelo sistema Frontier no Oak Ridge National Laboratory ( ORNL ) nos Estados Unidos. Baseado na arquitetura HPE Cray EX235a mais recente e equipado com processadores AMD EPYC 64C de 2 GHz, o sistema possui 8.730.112 núcleos totais, eficiência energética de 52,23 gigaflops/watt e conta com Gigabit Ethernet para transferência de dados.
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