LOS PRIMEROS SUPERCOMPUTERS
Por: Lic. I. Torres - Especialista en Informática - México
De un extenso estudio y trabajo de investigación sobre las Ciencias de la Computación e Informática (publicado en varios artículos), se extrae la siguiente información conteniendo interesantes datos y curiosidades históricas sobre el inicio de los grandes supercomputadores. Lo anterior sirve de introducción para la presentación de la supercomputadora más grande de México y segunda en Latinoamérica.
El MANCHESTER MARK I
HISTORIA
El primer supercomputador británico sentó las bases de muchos conceptos todavía usados hoy en día.
El primer computador del mundo digital, electrónico y de programa-cargado ejecutó satisfactoriamente su primer programa el 21 de Junio de 1948. Ese programa fue escrito por Tom Kilburn el cual, junto con el fallecido F C (Freddie) Williams diseñó y construyó el computador Manchester Mark I. Esta máquina, el prototipo Mark I, rápidamente llegó a ser conocida como 'The Baby Machine', o solamente `The Baby'.
En términos modernos The Baby Tenía una RAM (memoria de acceso aleatorio) de sólo 32 posiciones o 'palabras'. Cada palabra constaba de 32 bits (dígitos binarios), lo que quiere decir que la máquina tenía una cantidad total de 1024 bits de memoria.
La RAM se basó en la tecnología del tubo de rayos catódicos (CRT). Los CRTs fueron usados para almacenar bits de datos como áreas cargadas sobre el fósforo de la pantalla, mostrándose como una serie de puntos incandescentes sobre ella. El haz de electrones del CRT podría controlar esta carga y eficientemente escribir un 1 o 0 y leerlo posteriormente según se solicitase. Freddie Williams condujo la investigación que perfeccionó el uso de los CRTs para almacenamiento, con Tom Kilburn realizando decisivas contribuciones.
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| MANCHESTER MARK I |
Freddie Williams recordó los sucesos que condujeron a la primera ejecución satisfactoria de un programa:
``Un programa fue laboriosamente insertado y el interruptor de inicio presionado. Immediatamente los puntos sobre el tubo de la pantalla iniciaron una danza loca. Durante los primeros ensayos fue una danza mortal que no condujo a ningún resultado útil, y que fue incluso a peor, sin ofrecer ninguna pista sobre qué iba mal. Pero un día se detuvo, y allí, luciendo brillantemente en el lugar esperado, estaba la ansiada respuesta. Fue un momento para recordar. Esto fue en Junio de 1948, y nada volvió a ser lo mismo a partir de entonces.''
F C Williams, 12 de Noviembre de 1974
* Ingenieros americanos, familiarizados con mucho del trabajo de Williams, immediatamente se refirieron al almacén CRT de Williams Kilburn como el tubo de Williams. Esta terminología pronto llegó a ser la abreviatura universal para el invento.
* El perfeccionamiento del uso de CRTs para el almacenamiento supuso que The Baby mostrara el concepto crucial de ser una máquina computadora de programa-cargado .
Los Sistemas FERRANTI ATLAS
En el Laboratorio Manchester, Harwell y Rutherford-Appleton estuvieron los computadores más rápidos del momento en el mundo.
A mediados de 1950 Inglaterra fue por detrás de los Estados Unidos en la producción de computadores de alto rendimiento como se confirmó en un informe fechado en Mayo de 1956 al Comité Consultivo DSIR sobre Máquinas de Cálculo de Alta Velocidad, el cual decía "Deberíamos estar un poco preocupados porque no se haya hecho ningún esfuerzo serio para producir una máquina realmente rápida". En otoño de 1956 Tom Kilburn (co-diseñador del Manchester Mark I) había iniciado un intento conocido como el computador MUSE (microsegundo) .
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| SISTEMA FERRANTI ATLAS |
Durante sus primeras etapas Kilburn habló con varios usuarios potenciales de grandes computadores. Las especificaciones de diseño surgidas de estos encuentros incluían el deseo de una velocidad de instrucción próxima a una orden por microsegundo y la necesidad de agregar un gran número de periféricos de varios tipos. También requerían que hubiera una capacidad de almacenamiento de acceso inmediato superior a cualquiera de las que entonces había disponible.
Estaba claro desde el principio que serían necesarias técnicas especiales para conseguir un uso eficiente de equipos y unos tiempos rápidos de carga y descarga en un sistema computador consistente en muchas unidades interconectadas de muy diferentes velocidades. Esto se aplicaba no sólo a perifércios lentos y rápidos y a memorias auxiliares, sino también a circuitos lógicos de transistor de alta velocidad conectados con memorias principales de tamaño moderado y velocidad media.
Las técnicas especiales que fueron empleadas eventualmente incluyeron las que actualmente son conocidas como: multiprogramación; planificación de tareas; spooling; interrupciones; pipelining; almacenamiento intercalado; unidades de transferencia autónomas; paginación y almacenamiento virtual.
Ninguna de estas técnicas habían sido inventadas cuando el proyecto se inició en 1956.
En 1959 el computador había sido renombrado como el Atlas y fue después desarrollado como una unión entre Universidad de Manchester y la empresa Ferranti de Tom Kilburn.
Atlas fue inaugurado el 7 de Diciembre de 1962. Se consideró que iba a ser el más potente computador del mundo. Era 80 veces mas potente que Meg/Mercury y 2400 veces más potente que el Mark 1.
La XIUHCOATL
Supercomputadora más poderosa de México y segunda de Latinoamérica
Simulaciones de millones de átomos interactuando, cálculos físicos “inconmensurables” y números que “llegan” hasta el cosmos, son algunos de los proyectos de investigación que han tenido resultados exitosos mediante la computadora más potente del país.
A siete meses de entrar en operación, la máquina capaz de realizar 24.97 billones de operaciones aritméticas por segundo (24.97 teraflops), equivalente a mil computadoras de escritorio juntas, ha contribuido con la investigación de 49 proyectos en el Cinvestav, de los cuales 23 fueron concluidos exitosamente, en tanto los demás siguen en proceso.
Xiuhcoatl, instalada en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav).
Esta súper máquina es una de las tres supercomputadoras más poderosas del país, que junto con la Kan Balam de la UNAM y la Aitzaloa de la UAM, forman el Laboratorio Nacional de Cómputo de Alto Desempeño (Lancad). Unidas, forman una “grid” (computación distribuida) de alrededor de 50 Teraflops y suman más de 200 proyectos de investigación.
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| SUPERCOMPUTADORA XIUHCOATL |
Pero se necesita más poder de cómputo para no rezagarse en los próximos años y buscar colocar al Lancad dentro de las 100 supercomputadoras más potentes del mundo, un lugar al que sólo se llega contando en petaflops (1 petaflop equivale a un mil billones de operaciones por segundo).
De acuerdo con Mariano Gamboa, coordinador general de la Coordinación General de Servicios de Tecnologías de la Información y Comunicaciones del Cinvestav, la máquina más potente en el mundo actualmente alcanza los 15 petaflops, por lo que si México quiere seguir compitiendo en supercómputo tendrá que realizar una importante inversión en los próximos años. Específicamente, 3 mil millones de dólares por año los próximos tres años, de acuerdo con el especialista.
En tanto, ya se ha dado la primera con financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), que aportará los recursos para alcanzar la segunda fase del Lancad. De acuerdo con Gamboa, esto permitirá que el Laboratorio de supercómputo alcance los 200 teraflops, que permitirá a los investigadores realizar 200 billones de operaciones por segundo. Pero, para que Lancad llegue al Top 100 tendría que alcanzar al menos 1 petaflop.
Durante la presentación de resultados del clúster en el Cinvestav, el científico manifestó que Xiuhcoatl aumentará su capacidad individual a 90 teraflops, y además permitirá hacer uso de la grid a otros centros de investigación y universidades además del Cinvestav, UNAM y UAM.
PROYECTOS. Durante la presentación de resultados, científicos de diversas áreas expusieron la forma en la que han utilizado a Xiuhcoatl y el Lancad para complementar sus investigaciones.
Entre estos se encuentra la simulación de millones de átomos (antes sólo se podía hacerlo con unos cientos de miles) en la agregación de péptidos amiloides, trabajo de investigaciones que busca entender los mecanismos de la enfermedad de Alzheimer para contribuir en el futuro con terapias o fármacos para contrarrestarla.
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| XIUHCOATL EN EL CINVESTAV |
Por otra parte se presentaron los resultados obtenidos en el Departamento de Física del Cinvestav, donde el científico Rafael Baquero expuso los avances en sus investigaciones en “cálculos de bandas de interfaces”, de materiales semiconductores, cuyos resultados fueron publicados en una de las más prestigiosas revistas especializadas en la materia.
Por medio del supercómputo al que tuvieron acceso los científicos, “ahora hemos generado nuevas perspectivas para hacer cálculos que no estaban a nuestro alcance y de hacer cosas que antes sólo veíamos realizar en el extranjero”, apuntó el físico.
Y es que para Mariano Gamboa, este tipo de herramientas evitan las limitaciones de crecimiento de los investigadores nacionales que, serán cada vez más, tengan acceso al Lancad. “Porque la ciencia de primera se hace con herramientas de primera”.
