Isum 2017
27 de Febrero al 3 de Marzo del 2017
Hotel Presidente Intercontinental
Guadalajara, Jalisco, México
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Supercómputo modular: El enfoque del DEEP sobre la computación heterogénea

Español
 
Dr. Estela Suárez

Centro de Supercómputo Jülich (JSC)
País: España/Alemania

La doctora Estela Suárez estudió astrofísica en la Universidad Complutense of Madrid (España), en donde obtuvo su título en 2004. Después de trabajar en el departamento de astrofísica del Instituto Paul Scherrer (Suiza), estudió en la Universidad de Ginebra en dónde obtuvo el doctorado en física en 2010.  En el Centro de Supercómputo Jülich (JSC) en Alemania trabaja en el Departamento de Tecnología y es miembro del Laboratorio ExaCluster enfocado en la exploración de nuevas tecnologías y arquitecturas para futuros clusters de cómputo. Es administrador de los Proyectos ExaScale DEEP (Dynamical Exascale Entry Platform) y DEEP-ER patrocinados por la Unión Europea.

Conferencia:
Supercómputo modular: El enfoque del DEEP sobre la computación heterogénea

La forma en que están construidos los sistemas de cómputo de alto rendimiento -High Performance Computing HPC- ha ido cambiado en las últimas décadas. Originalmente se diseñaban componentes para propósitos específicos y se construían a la medida para los requerimientos específicos de una determinada comunidad de usuarios. Aunque este enfoque continúa hasta cierto punto, en la actualidad una gran mayoría de los sistemas HPC son clusters: es decir sistemas hechos a partir de componentes estándar conectados unos con otros a través de redes de alta velocidad. La razón principal de la popularidad de los sistemas cluster, es el costo más bajo. Para reducir también su consumo total de energía, la tendencia en años recientes va hacia la construcción de sistemas cada vez más heterogéneos, combinando unidades centrales de procesamiento CPU con unidades de cómputo de propósito general en unidades de procesamiento gráfico GPGPU o varios procesadores centrales a nivel de nodo.

Los proyectos DEEP - Dynamical Exascale Entry Platform- y DEEP-ER -Dynamical Exascale Entry Platform Extended Reach - financiados por la Comisión Europea, propusieron y demostraron un enfoque alternativo en el que la heterogeneidad se introduce no en el nodo sino a nivel de sistema. La arquitectura “Cluster-Booster” conecta un cluster estándar homogéneo con procesador Xeon con un potenciador o booster, esto es un cluster hecho completamente de aparatos multi-core. El sistema DEEP es el primer prototipo de hardware con este concepto: un prototipo de 500 teraflop/segundo, prototipo de alto rendimiento formado por un nodo-128 Xeon Cluster y un nodo-384Xeon de la familia Phi (Knights Corner KNC) que actúa como potenciador o booster. El Prototipo DEEPER más reciente actualiza la tecnología del procesador tanto en el cluster como en el booster (ahora con KNL Knights Landing) e introduce jerarquía de memoria completamente nueva basada en una tecnología no-volátil para sostener las nuevas funcionalidades controladoras I/O.

Pero tanto DEEP como DEEP-ER hacen mucho más que sólo construir un prototipo en máquinas. Se creó una programación completa para hacer los prototipos completamente operativos a nivel de producción. El enfoque del desarrollo de programación fue proporcionar el mejor rendimiento, ocultar la complejidad de las máquinas a los usuarios y facilitar sus tareas de la migración del código de las aplicaciones a la nueva arquitectura. Para este propósito se adaptó y extendió un ambiente de programación basado en componentes estándar de -facto (MPI+OpenMP Open Source High Performance Computing) con nuevas funcionalidades de descarga. De esta forma las aplicaciones pueden correr fácilmente en los sistemas manteniendo los códigos completamente transportables. Para asegurar que tanto las funcionalidades de programación como de maquinaria de los proyectos DEEP y DEEP-ER cumplan por completo con todas las aplicaciones de las HPC, se guiaron por la vía del codiseño a través de un portafolio variado de 11 aplicaciones, mismas que se adaptaron a la arquitectura para demostrar su potencial.

Los proyectos DEEP y DEEP-ER establecen las piedras angulares en un enfoque de arquitectura tendiente a lo que llamamos “Arquitectura Modular de Supercómputo”. En este concepto los módulos de cómputo –cada uno con un sistema de tamaño potencialmente grande de cluster en paralelo- con diferentes características de rendimiento están integrados con un sistema heterogéneo sencillo, para que las aplicaciones corran distribuidas sobre varios módulosdependiendo del tipo de recurso que necesiten. Este enfoque es ideal para centros de supercómputo que corran aplicaciones heterogéneas, mezcla y ofrece una flexibilidad valiosa a los proveedores de computo permitiendo que los módulos y su tamaño se ajuste a su uso real.

Duración:  1 hora