«Frontier», el primer sistema exaescala de la historia del TOP 500 de Supercomputadoras

La supercomputadora Frontier operada por el Laboratorio Nacional que el Departamento de Energía de Estados Unidos tiene instalada en Tennessee, es la nueva estrella del TOP 500 de Supercomputadoras cuyo listado acaba de actualizarse.

Frontier se ha convertido en la primera máquina de la historia capaz de romper oficialmente la barrera de la exascala, logrando 1,102 exaflop/s en el test de referencia High Performance Linpack (HPL), usado para determinar la potencia de las máquinas más poderosas del planeta.

Esta máquina está basada en la arquitectura de HPE Cray EX y combina procesadores AMD EPYC 64C de tercera generación, aceleradores AMD Instinct 250X e interconexiones de alto rendimiento Slingshot-11. El sistema tiene la friolera de 8.730.112 núcleos de procesamiento con frecuencias de 2 GHz y no solo es la más poderosa jamás creada, sino también una de las eficientes en rendimiento por vatio.

Otros datos del Top-500

Frontier reemplaza a la supercomputadora Fugaku del Centro RIKEN para Ciencias Computacionales de Japón en el primer puesto de rendimiento. Hay que decir que Fugaku es otro de los sistemas calificados como «exascala», aunque no ha logrado demostrarlo en el test oficial HPL donde alcanza 442 Pflop/s.

Otra de las destacados es la supercomputadora LUMI, la primera pre-exascala europea situada en el tercer puesto con 151,9 Pflop/s. Es otro sistema HPE Cray EX instalado en el centro EuroHPC de CSC en Finlandia. Comentar que la Empresa Conjunta Europea de Informática de Alto Rendimiento (EuroHPC JU) está agrupando recursos europeos para desarrollar superordenadores Exascala para el procesamiento de macrodatos.

Dos viejos conocidos, Summit y Sierra, completan los cinco primeros puestos de un listado donde ganan por número de sistemas los procesadores de Intel, si bien los AMD EPYC son usados por cinco de los diez primeros, incluyendo el gran dominador: Frontier. En cuanto a aceleradores gráficos NVIDIA es el proveedor principal.

Comentar que el Sunway TaihuLight, un sistema desarrollado por el Centro Nacional de Investigación de Ingeniería y Tecnología de Computadores de China e instalado en el Centro Nacional de Supercomputación es el primer chino por rendimiento, pero ha caído al sexto puesto. Diseñado y fabricado con procesadores de cosecha propia, fue toda una revolución porque llegó a encabezar el listado en 2017. Tiene una potencia de 93 petaflops gracias la friolera de 10 millones de núcleos de procesador SW26010, un RISC de 64 bits.

En interconexiones de sistemas, se mantienen las mismas tendencias que en el listado anterior. Ethernet está presente aún en 226 máquinas, pero sigue disminuyendo. Infiniband sigue al alza y la usan 196 supercomputadoras. Omnipath se mantuvo constante con 40 máquinas en la lista, mientras que las interconexiones personalizadas se redujeron de 34 conexiones en la última lista a 32 conexiones en la actual. Al igual que en la lista anterior, solo hay 6 sistemas con redes propietarias.

En cuanto a número de sistemas por países, China sigue dominando con 173, mientras que Estados Unidos coloca a 126. Europa y Japón siguen avanzando, aunque los dos gigantes representan casi dos tercios de las supercomputadoras del TOP500.

Frontier… y Linux

Era conocido de los últimos listados, pero hay que volver a resaltarlo. Prácticamente el 100% de todos los sistemas del Top-500 de supercomputadoras usan Linux como sistema operativo. Hasta hace unos años el listado siempre había incluido algún UNIX e incluso un año vimos un Windows, pero es definitivo que las grandes máquinas usan alguna variante del sistema libre.

La explicación reside en que la mayoría de las supercomputadoras son máquinas de investigación diseñadas para tareas especializadas. Cada máquina es un proyecto independiente con características y requisitos únicos de optimización. Para ahorrar costes, nadie quiere desarrollar un sistema operativo personalizado para cada uno de estos sistemas. Sin embargo, con Linux, los equipos de investigación pueden modificar y optimizar fácilmente el código de código abierto de Linux para sus diseños únicos.

Hay que recordar que cuando arrancó el Top-500 de Supercomputadoras, Linux ni existía. Apareció por primera vez en el Top500 en 1998 y antes que tomara la iniciativa, Unix era el principal sistema operativo de supercomputación. Desde 2003, Linux domina de manera absoluta. La baja cuota de mercado en escritorios informáticos de consumo no debe hacernos perder la perspectiva: «Windows domina el escritorio, pero Linux gana el mundo».