Supercomputadores fafipar
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO PARANÁ
FACULDADE ESTADUAL DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRAS DE PARANAGUÁ
ROGER MICHEL RODRIGUES GERVASI DE OLIVEIRA
SUPERCOMPUTADORES: CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES
PARANAGUÁ - 2015
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ROGER MICHEL RODRIGUES GERVASI DE OLIVEIRA
SUPERCOMPUTADORES: CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES
Trabalho de pesquisa acadêmica elaborado comoavaliação parcial do 1º bimestre da disciplina deInformática Aplicada à Matemática ministrada peloProf. Edison Souza do curso de Licenciatura Plenaem Matemática da Universidade Estadual doParaná – campus Paranaguá .
PARANAGUÁ - 2015
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3
2 DESENVOLVIMENTO ............................................................................................. 4
2.1 DEFINIÇÃO ........................................................................................................... 4
2.2 LISTA TOP 10 COMPUTADORES MAIS RÁPIDOS ............................................. 4
2.3 USO DOMÉSTICO DOS SUPERCOMPUTADORES .......................................... 4
3 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 13
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 15
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1 INTRODUÇÃO
Os avanços na tecnologia da informação vêm se aprimorando cada vez mais
com o passar dos anos, este desenvolvimento, seja nos primeiros aparelhos
mecânicos de cálculo como o ábaco, por exemplo, em conjunto com a descoberta
da manipulação da eletricidade e criação sistemas eletrônicos permitiu ao homem
desenvolver-se na tecnologia da computação. Este desenvolvimento tecnológico foi
um dos componentes essenciais para o surgimento da globalização, pelo fato da
comunicação em todo o globo acontecer de forma muito rápida, ou seja,
proporcionou um mundo altamente conectado, nas mais diferentes esferas, seja
economicamente, socialmente ou culturalmente falando.O arquivamento, processamento, envio e recebimento de informações, em
conjunto com estruturas lógicas sistematizadas, sejam as os softwares, e seus
componentes físicos, os hardwares, e a velocidade de processamento e transmissão
dessas informações, são as características principais que descrevem os sistemas
informatizados. Antigamente cálculos que precisavam de grandes matemáticos hoje
podem ser realizados instantaneamente através de um programa ou aplicativo e um
computador ou smartphone para executá-los.Existem atividades humanas e cientificas que requerem grande demanda de
processos o que exige uma força brutal de desempenho em relação ao
processamento. Estes computadores permitem a realização de cálculos e processos
em velocidades altas, o que resulta em resultados complexos em tempos muitos
inferiores a capacidade humana. A utilização dos supercomputadores tem sua
aplicação a grupos restritos como inteligência militar, pesquisas astronômicas e do
tempo, por exemplo, porém a tendência é a aplicação no bem estar da vida humana,ou seja, no dia a dia.
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2 DESENVOLVIMENTO
2.1 DEFINIÇÃO
Os supercomputadores nada mais são que um conjunto de vários
computadores conectados entre si (clusters) ou formado por um conjunto de
componentes montados com foco no maior desempenho. Os supercomputadores
possuem um alto grau para processamentos de dados em tempos absolutamente
muito mais rápidos que o processamento de uma mente humana. Conforme a
tecnologia vai se aperfeiçoando, isso através de pesquisas e desenvolvimentos, os
supercomputadores se tornam cada vez mais compactos e velozes. Sua gama derecursos permite chegar a resultados impressionantes de combinações lógicas. Os
supercomputadores são atualmente requisitados no campo de inteligência militar e
também na previsão do tempo, entre outras áreas de pesquisa que requerem alta
quantidade de processamento devido a complexidade dos dados a serem
analisados.
Os primeiros supercomputadores foram criados na década de 1960 por Seymour
Cray. Seymour Cray fundou sua própria empresa, a Cray Research, em 1970 e dominou omercado da supercomputação durante 25 anos (1965-1990).
Hoje os supercomputadores são fabricados por empresas como NEC, SUN, IBM, HP,
Apple e etc.
As principais características dos supercomputadores são:
Velocidade de processamento: trilhões de operações de ponto flutuante por
segundo (TFlops).
Tamanho: requerem instalações e sistemas de refrigeração especiais;
Dificuldade de uso: escolhido por especialistas;
Clientes usuais: grandes centros de pesquisa;
Penetração social: praticamente zero;
Impacto social: muito importante no espaço da investigação, a partir do momento
em que fornece cálculos em alta velocidade, permitindo, por exemplo, analisar a
ordem do genoma, o número pi, números complexos, o desenvolvimento de cálculos
para problemas físicos que requerem uma baixíssima margem de erro, etc. Parques instalados: menos de mil em qualquer lugar no mundo;
https://pt.wikipedia.org/wiki/Flophttps://pt.wikipedia.org/wiki/Flop
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Custo: atualmente (2010) até centenas de milhões de dólares cada (~ US$ 225MM o
Cray XT5);
Além das características citadas acima, outra importantíssima é a quantidade deprocessadores. Esse conjunto de processadores permite o processamento paralelo, ou seja,
permite várias operações ao mesmo tempo, esta tecnologia é similar ao core 2 duo da Intel,
que opera com dois núcleos de processamento.
O indicador de desempenho do computador é o FLOPS (Figura 01) que significa
floating point operations per second, traduzindo, operações de ponto flutuante por segundo.
FIGURA 01 –
TABELA DE DESEMPENHO FLOPS
Fonte: Tecnomundo
Os supercomputadores necessitam de um sistema operacional diferenciado para a
comunicação entres os processadores. No caso dos clusters, o software mais popular para
isso é o Beowulf (beowulf.org), gratuito e aberto, mas há outras opções pagas como o
MOSIX (mosix.org) e o Microsoft Windows Computer Cluster Server 2003. No caso dos
supercomputadores maiores, em que os processadores são conectados internamente, cada
instalação possui o seu software próprio de controle. Uma curiosidade é quase todos os
supercomputadores do mundo utilizam alguma versão do sistema operacional Linux. O
motivo pode ser pelo fato de que sistemas Linux são mais escaláveis, estáveis e possuemuma licença de uso que torna possível o uso sem grandes custos e uma estrutura que
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permite realizar todas as alterações necessárias no Kernel para que as máquinas rodem sem
problemas. O Kernel pode ser descrito como um grande organizador: é ele o responsável por
garantir que todos os programas terão acesso aos recursos de que necessitam (memória
RAM, por exemplo) simultaneamente.
2.2 LISTA TOP 10 COMPUTADORES MAIS RÁPIDOS
Existe uma organização que realiza a listagem dos 500 supercomputadores com
maior desempenho no mundo. Este ranking é anual e é divulgado no site
http://www.top500.org/. Abaixo segue uma relação publicada no site TECNOMUNDO do
ranking 2015 dos computadores mais rápidos do mundo.
1° Tianhe-2 (figura 02): Localizado em Guangzhou, China. Possui 3,12 milhões de
núcleos que desempenham 33,86 petaflop/s. Pelo quinto ano seguido, o modelo chinês
Tianhe-2 ficou com o primeiro lugar, com um desempenho de 33,86 petaflop/s
FIGURA 02 - TIANHE-2
Fonte: Google imagem
2° Titan (figura 03): Localizado no Departamento de Energia de Oak Ridge, nos EUA.
Desempenha 17,59 petaflop/s.
http://www.top500.org/http://www.top500.org/http://www.top500.org/
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FIGURA 03 - TITAN
Fonte: Site Tecnomundo
3° Sequoia (figura 04): Localizado no Departamento de Energia de Lawrence Livermore, nos
EUA. Possui 1,57 milhão de núcleos de processamento.
FIGURA 04 - SEQUOIA
Fonte: Google imagem
4° K Computer (figura 05): Localizado no RIKEN Advanced Institute for Computational
Science, no Japão. Possui 705 mil núcleos de processamento.
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FIGURA 05 - K COMPUTER
Fonte: Google imagem
5° Mira (figura 06): Localizado no Laboratório Nacional de Argonne, nos EUA. Possui 786 mil
núcleos IBM customizados para processamento.
FIGURA 06 - MIRA
Fonte: Google imagem
6° Piz Daint (figura 07): Localizado no Centro Nacional de Computação, na Suíça. Possui 116
mil núcleos Xeon e NVIDIA para processamento.
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FIGURA 07 - PIZ DAINT
Fonte: Site Tecnomundo
7° Shaheen II (figura 08): Localizado na Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah,
na Arábia Saudita. Desempenha 5,53 petaflop/s — primeiro computador do Oriente Médio a
figurar na lista.
FIGURA 08 SHAHEEN II
Fonte: Google imagem
8° Stampede (figura 09): Localizado no Centro de Computação Avançada do Texas, nos
EUA. Sistema DellPowerEdge C8220 com 462 mil núcleos Phi.
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FIGURA 09 - STAMPEDE
Fonte: Google imagem
9° JUQUEEN (figura 10): Localizado em Forschungszentrum Juelich, na Alemanha. Possui
459 mil núcleos IBM customizados para processamento.
FIGURA 10 JUQUEEN
Fonte: Google imagem
10° Vulcan (figura 11): Localizado no Laboratório Nacional de Lawrence Livermore, nos EUA.
Possui 393 mil núcleos IBM customizados e sistema BlueGene/Q.
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FIGURA 10 VULCAN
Fonte: Google imagem
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2.3 USO DOMÉSTICO DOS SUPERCOMPUTADORES
A tendência é que no futuro existam vários supercomputadores com aplicação
doméstica nos mais diferentes níveis. O Primeiro supercomputador doméstico
lançado no mercado é TYANPSC T-650 (figura 12), da fabricante Tyan que tem 10
processadores de núcleo quádruplo Intel Xeon. Este modelo começou a ser vendido em
2007.
FIGURA 12 - TYANPSC T-650
Fonte: Site TERRA
O TYANPSC T-650 possui 40 núcleos de processamento e uma velocidade de 256
gigaflops, a máquina tem 60 GB de RAM e é portátil, apesar de pesado possui rodas para oseu transporte, como podemos observar na figura 11. A fabricante afirma que a máquina é
silenciosa e tem um gasto mínimo de energia, cerca de 1,4 mil watts, equivalente a uma
geladeira. O supercomputador está sendo vendido por US$ 20 mil nos Estados Unidos.
No Brasil, o primeiro supercomputador pessoal lançado é o HPC Box T1
(figura 13). Este modelo foi criado de uma parceira da NVidia com a SMB Sunset
(empresa esta responsável por montar os computadores). A compra dele é apenas
por encomendas e o preço varia entre R$ 35 e R$ 65 mil, preço este que varia de
acordo com a configuração escolhida. A configuração mais simples tem quatro
placas de vídeo Tesla da NVidia, cada uma com poder de processamento de 1
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teraflop, o que equivale a 1 trilhão de cálculos por segundo. Conforme o diretor da
SMB Sunset Edouard Kutchukian, o objetivo deste supercomputador é ajudar em
pesquisas científicas.
FIGURA 13 - HPC BOX T1
Fonte: Tecnoblog
Podemos perceber que por mais que os supercomputadores sejam lançadoscomo modelos domésticos sejam compactos, o seu custo de aquisição ainda é alto
devido à tecnologia aplicada e sua utilização é voltada para processamento de
pesquisas científicas.
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3 CONCLUSÃO
Os supercomputadores estão se tornando cada vez mais otimizados, isso em
relação a sua estrutura como um todo, desde a sua capacidade de processamentos
FLOPS até o tamanho dos componentes. Seu uso atual é específico devido ao alto
custo e sua obsolência, pois a tecnologia sempre está se renovando, como exemplo,
temos hoje os smartphones, que possuem funções muito próximas de um
computador doméstico da década passada.
A tendência é que no futuro os supercomputadores se tornem comuns em
casas e empresas. Essas máquinas se já são e representarão expressão
significativa na vida humana, seja em avanços na área da ciência, em novasdescobertas, como também na praticidade das ações do cotidiano. Os
supercomputadores podem ser considerados também como armas de inteligência, o
campo militar já utiliza para esses fins.
Ao mesmo que tempo que a tecnologia da informação pode vir para agregar
e contribuir no desenvolvimento humano poderá ser utilizado para o controle e fins
políticos, sociais e econômicos, além de que uma vez dependentes da tecnologia,
todo nosso sistema de organização estará vulnerável a ataque de hackers, o cria anecessidade de se trabalhar com segurança virtual.
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REFERÊNCIAS
TAMPELINI, L, G. A 39a lista Top500. Os computadores mais rápidos do mundo.
UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas. Disponível em
Acesso em 06 de jul. 2015.
GUSMÃO, G. INFO ABRIL. Conheça os 25 supercomputadores mais poderosos
do mundo segundo a top 500. Disponível em Acesso em 12 de jul. 2015.
GYGABYTES. Supercomputadores. Disponível em
Acesso em 15 de jul. 2015.
PAYÃO, F. TECNOMUNDO. SuperPC: Tianhe-2 continua sendo o computador
mais rápido do mundo. Disponível em
Acesso em 20 de jul. 2015.
LANDIM, W. TECNOMUNDO. O que são FLOPS? Disponível em
Acesso em
20 de jul. 2015.
TERRA. Primeiro supercomputador doméstico tem 10 processadores.Disponível em
Acesso em 25/07/2015.
TERRA. Supercomputadores. Disponível em
Acesso em 25 de jul. 2015.
WIKIPÉDIA. Supercomputador. Disponível em
Acesso em 27 de jul. 2015.
GRAVEHEART, P. 91% dos maiores supercomputadores do mundo rodam
http://www.ic.unicamp.br/~cortes/mo601/trabalho_mo601/leonardo_tampellini_top500/Trabalho%20Top500%20%28final%29.pdfhttp://www.ic.unicamp.br/~cortes/mo601/trabalho_mo601/leonardo_tampellini_top500/Trabalho%20Top500%20%28final%29.pdfhttp://info.abril.com.br/noticias/it-solutions/2014/06/conheca-os-15-supercomputadores-mais-poderosos-do-mundo-segundo-a-top500.shtmlhttp://info.abril.com.br/noticias/it-solutions/2014/06/conheca-os-15-supercomputadores-mais-poderosos-do-mundo-segundo-a-top500.shtmlhttp://info.abril.com.br/noticias/it-solutions/2014/06/conheca-os-15-supercomputadores-mais-poderosos-do-mundo-segundo-a-top500.shtmlhttp://www.supercomputadores.noradar.com/http://www.tecmundo.com.br/supercomputadores/83160-superpc-tianhe-2-continua-sendo-computador-rapido-mundo.htmhttp://www.tecmundo.com.br/supercomputadores/83160-superpc-tianhe-2-continua-sendo-computador-rapido-mundo.htmhttp://www.tecmundo.com.br/curiosidade/2845-o-que-sao-flops-.htmhttp://tecnologia.terra.com.br/interna/0,,OI1501152-EI4801,00.htmlhttp://tecnologia.terra.com.br/interna/0,,OI1501152-EI4801,00.htmlhttp://www.terra.com.br/noticias/infograficos/supercomputadores/supercomputadores-03.htmhttp://www.terra.com.br/noticias/infograficos/supercomputadores/supercomputadores-03.htmhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Supercomputadorhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Supercomputadorhttp://www.terra.com.br/noticias/infograficos/supercomputadores/supercomputadores-03.htmhttp://www.terra.com.br/noticias/infograficos/supercomputadores/supercomputadores-03.htmhttp://www.terra.com.br/noticias/infograficos/supercomputadores/supercomputadores-03.htmhttp://tecnologia.terra.com.br/interna/0,,OI1501152-EI4801,00.htmlhttp://www.tecmundo.com.br/curiosidade/2845-o-que-sao-flops-.htmhttp://www.tecmundo.com.br/supercomputadores/83160-superpc-tianhe-2-continua-sendo-computador-rapido-mundo.htmhttp://www.tecmundo.com.br/supercomputadores/83160-superpc-tianhe-2-continua-sendo-computador-rapido-mundo.htmhttp://www.supercomputadores.noradar.com/http://info.abril.com.br/noticias/it-solutions/2014/06/conheca-os-15-supercomputadores-mais-poderosos-do-mundo-segundo-a-top500.shtmlhttp://info.abril.com.br/noticias/it-solutions/2014/06/conheca-os-15-supercomputadores-mais-poderosos-do-mundo-segundo-a-top500.shtmlhttp://info.abril.com.br/noticias/it-solutions/2014/06/conheca-os-15-supercomputadores-mais-poderosos-do-mundo-segundo-a-top500.shtmlhttp://www.ic.unicamp.br/~cortes/mo601/trabalho_mo601/leonardo_tampellini_top500/Trabalho%20Top500%20%28final%29.pdfhttp://www.ic.unicamp.br/~cortes/mo601/trabalho_mo601/leonardo_tampellini_top500/Trabalho%20Top500%20%28final%29.pdf
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AMARAL, F, A. TECNOMUNDO. O que é Kernel? Disponível em
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TECNOBLOG. Supercomputador pessoal chega ao Brasil custando até R$ 65
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https://tecnoblog.net/26177/91-dos-maiores-supercomputadores-do-mundo-rodam-linux/https://tecnoblog.net/26177/91-dos-maiores-supercomputadores-do-mundo-rodam-linux/http://www.tecmundo.com.br/mac-os-x/1636-o-que-e-kernel-.htmhttps://tecnoblog.net/65143/hcp-box-supercomputador-pessoal-nvidia-smb-sunset/https://tecnoblog.net/65143/hcp-box-supercomputador-pessoal-nvidia-smb-sunset/https://tecnoblog.net/65143/hcp-box-supercomputador-pessoal-nvidia-smb-sunset/https://tecnoblog.net/65143/hcp-box-supercomputador-pessoal-nvidia-smb-sunset/https://tecnoblog.net/65143/hcp-box-supercomputador-pessoal-nvidia-smb-sunset/http://www.tecmundo.com.br/mac-os-x/1636-o-que-e-kernel-.htmhttps://tecnoblog.net/26177/91-dos-maiores-supercomputadores-do-mundo-rodam-linux/https://tecnoblog.net/26177/91-dos-maiores-supercomputadores-do-mundo-rodam-linux/