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ıllı Proyecto Mont-Blanc wiki: info, historia y vídeos


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El Proyecto Mont-Blanc es un proyecto ordenado por el Centro de Supercomputación de Barna (BSC). El objetivo principal del Proyecto Mont-Blanc es hallar solución a la restricción del consumo de energía en el futuro de los sistemas Exascale con la integración de procesadores de bajo consumo para dispositivos móviles.Siendo más concretos, el propósito consiste en establecer las futuras reglas de computación de alto desempeño HPC mediante la utilización de la tecnología de ARM para desarrollar sistemas de HPC de eficacia energética.



La eficacia energética ya es una preocupación principal para el diseño de cualquier sistema informático y se reconoce por unanimidad que los futuros sistemas Exascale van a ser con fuerza limitados por su consumo de energía.Desde octubre de dos mil once, el propósito del proyecto europeo llamado Mont-Blanc ha sido el diseño de un nuevo género de arquitectura de computadores capaces de establecer futuras reglas HPC mundiales. Estas han sido construidas desde los diseños de energía eficaz usados en dispositivos móviles. Este proyecto está ordenado por el BSC y tenía un presupuesto de más de catorce millones de euros, incluyendo más de ocho millones de euros financiados por la Comisión Europea. En dos mil doce, la Comisión Europea concedió fondos auxiliares de ocho millones de euros para ampliar las actividades del proyecto Mont-Blanc hasta septiembre dos mil dieciseis.


Esta extensión de 3 años dejará un mayor desarrollo del modelo de programación paralela OmpSs, una extensión de OpenMP, para explotar automáticamente múltiples nodos del clúster, soporte para procesadores ARM v8 de sesenta y cuatro bits, y el diseño inicial de la arquitectura del Mont-Blanc para Exascale.


¿Qué inconveniente procura solucionar?


Hace ya múltiples años, que se ha llegado a la conclusión de que vamos a tener un inconveniente en el consumo energético en la supercomputación. Este inconveniente es debido y se encuentra en que llegamos al máximo en la velocidad de los procesadores, si se prosiguiera incrementando la velocidad a la que trabajan los procesadores o la frecuencia de reloj, la energía que se consumiría sería considerablemente mayor, y por tanto el costo de refrigerar los circuitos sería muy elevado y también imposible. Tampoco hemos sido capaces de hacer memorias más veloces, por ende si aumentamos la velocidad del procesador no implica que la velocidad de ejecución de los programas sea mayor. Por estos factores la tendencia que se lleva hoy es agregar más de un procesador en los chips, lo que se mienta como multiprocesador o bien multicore, para poder proseguir sosteniendo la Ley de Moore.Gracias a esta nueva tendencia se puede proseguir creando supercomputadores con más potencia, en verdad se calcula que para el año dos mil veinte más o menos se podría lograr superar el Exaflop (diez elevado a dieciocho) que es igual a decir un trillón de flops. Mas obviamente para lograr estas cantidades se precisarán millones de procesadores trabajando, en concreto se calcula que en torno a cien millones. Haciendo un cálculo veloz sabemos que el presente supercomputador número 1 en la lista del top quinientos, que es el Tianhe-dos de China, consume unos veinte megavatios (MW) específicamente diecisiete con seis MW, y más o menos un Exascale sería treinta veces más veloz que , en consecuencia podemos determinar que trazando una línea, un supercomputador Exascale consumiría unos seiscientos MW. Para hacerse una idea de la magnitud de esta cantidad, tenemos que saber que una central de energía nuclear genera más o menos 1 GW (mil MW) de potencia, por ende proseguir por este camino es completamente imposible.El inconveniente que se procura solucionar con el proyecto Mont-Blanc es de qué manera lograr un menor consumo de energía en los supercomputadores que alcanzarán las cantidades de Exascale a fin de que estos puedan ser viables, y de esta forma marcar las nuevas reglas de la computación de alto desempeño (High Performance Computing - HPC) del futuro.


¿De qué forma se pretende solventar?


La idea de la que se parte en este proyecto para poder hacer viables los futuros supercomputadores Exascale es reducir el consumo de energía de estos a un quince-treinta por ciento, procurando así conseguir que un supercomputador de este género consuma entre veinte y cincuenta MW.Para lograr esto el proyecto Mont-Blanc pretende edificar supercomputadoras usando los procesadores que se utilizan en elementos rutinarios de nuestra vida y que cualquiera puede acceder a sus elementos en el mercado, como pueden ser tablets, teléfonos móviles, televisores, y que tienen un consumo bajo, en vez de las clases de procesadores que emplean en la actualidad en la supercomputación, de Intel Xeon o bien AMD que son de la arquitectura x86. Con este género de procesadores que se quieren implantar se consiguen 2 grandes ventajas: una es el menor consumo de estos y otra es su costo, que es más o menos unas cincuenta veces más asequibles que los que se emplean ahora. Específicamente los procesadores que se aplican en este proyecto son los ARM(ARMv8 de sesenta y cuatro bits). Estos procesadores, que usan un diseño del tipo RISC. Lo que nos dan es que poseen muchos menos transistores que los que usan un diseño CISC con arquitectura x86 y que son los que prevalecen en la supercomputación. El hecho de tener menos transistores supone no solo ya un menor costo, sino más bien y lo esencial es que disipan menos calor y consumen menos energía, haciendo estos considerablemente más eficaces energéticamente.




Otra de las claves que hay en el proyecto, a fin de que se consuma menos energía, además de los procesadores ARM, es el empleo de GPUs(Graphics Processor Unit - Unidad de procesamiento gráfico). Las GPUs el primordial factor que aportan para el beneficio energético es que pese a que en un comienzo su consumo energético (W) sí que es verdad que es superior a las de las CPU (Central Processing Unit - Unidad de procesamiento central), este dato es falso en tanto que el desempeño que se consigue en las GPU es superior a las de las CPU.Lo que deseamos decir con esto es que la potencia (GFLOPS) conseguida por cada vatio (W) consumido es considerablemente mayor.Un ejemplo fácil que ilustra esto es la comparativa entre la GPU NVIDIA GTX quinientos ochenta, y la CPU Intel Core i7 980X.La primera consumía doscientos cuarenta y cuatro W al paso que la segunda ciento treinta W, en cambio en concepto de desempeño la primera ofrecía seis,48 GFLOPS/W al paso que la segunda 0,85 GFLOPS/W.


Los objetivos a lograr desde dos mil once hasta dos mil quince son:



  • Desarrollar un prototipo HPC completo de eficacia energética usando la tecnología integrada de bajo consumo libre en el mercado.


  • Diseñar la próxima generación de sistema HPC así como una gama de tecnologías integradas con la intención de superar las restricciones identificadas en el sistema del prototipo.


  • Desarrollar un conjunto de aplicaciones Exascale que puedan ejecutarse en esta nueva generación de sistemas HPC.

Esto generará un nuevo género de arquitectura de computadores capaces de establecer futuras reglas HPC mundiales que dejará a los sistemas Exascale usar de quince a treinta veces menos energía.


Desde de dos mil trece hasta dos mil dieciseis, la extensión del proyecto tiene los próximos objetivos:



  • Complementar el ahínco en el software de la pila del sistema de Mont-Blanc, con énfasis en las herramientas de programación (depuración, análisis de desempeño), capacidad de restauración del sistema (desde aplicaciones hasta arquitectura de soporte), y el soporte de ARM sesenta y cuatro bits.

Producir una primera definición de la arquitectura de Mont-BlancExascale, explorando diferentes opciones alternativas para el nodo de cómputo (desde sockets móviles de baja potencia hasta chips ARM de gama alta con propósito singular), y sus implicaciones en el resto del sistema.



  • Realizar un seguimiento de la evolución de los sistemas basados en ARM, incorporando pequeños sistemas de clúster para probar los nuevos procesadores que no estaban libres para el prototipo original del proyecto Mont-Blanc (tanto los procesadores móviles como los chips para servidores ARM).


  • Proporcionar apoyo progresivo para el consorcio de Mont-Blanc, concretar las operaciones del prototipo Mont-Blanc y ofrecer apoyo práctico para los desarrolladores de aplicaciones.

La extensión de Mont-Blanc contribuye al desarrollo de plataformas de bajo consumo a gran escala, con potencial para la computación Exascale, enfrentándose a los inconvenientes de paralelismo masivo, la computación heterogénea, y la adaptación. Esta segunda fase del proyecto tiene un enorme potencial para crear nuevas ocasiones de mercado para la tecnología EC triunfantes, a través de la colocación de arquitecturas integradas en los servidores y HPC.


Prototipos de clúster disponibles


Actualmente en el marco de Mont-Blanc hay 4 pequeños clusters ARM en activo. Todos basados en dispositivos adquiribles en el mercado habitual:



  • Cluster Arndale. Este cluster dispone de tres nodos basados en placas de desarrollo Arndale. Cada nodo está pertrechado con un SoC Samsung Exynos cinco Dual con una CPU de ocho núcleos ARM (2x Cortex-A15@1'7 Ghz) y una GPU ARM Mali-T604. Cuenta con 2GiB de RAMDDR3L.
  • Cluster Odroid. Tiene veinticuatro nodos basados en placas de desarrollo Odroid-XU. Cada uno de ellos de estos nodos dispone de un SoC Samsung Exynos cinco Octa con una CPU de ocho núcleos ARM (4x Cortex-A15@1'6 Ghz + 4x Cortex-A7@1'2 Ghz) y una GPU PowerVR SGX544MP3. Cuenta con dos GiB de RAM LPDDR3.
  • Cluster Jetson. Emplea ocho nodos basados en placas de desarrollo NVIDIA Jetson. Estas placas integran el SoC Tegra K1 consistente en una CPU de cinco núcleos ARM (4x Cortex-A15@2'3Ghz + 1x Cortex-A) y una GPUNVIDIA Kepler con ciento noventa y dos núcleos CUDA. La RAM es de dos GiB DDR3.
  • Cluster Octodroid. Sus nodos emplean placas de desarrollo Odroid-XU3. Cada uno de ellos de ellos dispone de un SoC Samsung Exynos cinco Octa con una CPU de ocho núcleos (4x Cortex-A15@2 Ghz + 4x Cortex-A7@1'4 Ghz) con una GPU ARM Mali-T628 MP6. Tienen dos GiB de memoria LPDDR3.

La interconexión de red es de cien Mbps excepto el Jetson y Octodroid cuyos nodos disponen de Gigabit Ethernet.


Además, en el marco del proyecto Mont-Blanc se edificó un cluster de setenta nodos, el Pedraforca. Cada nodo está pertrechado con:



  • Una CPU ARM de 4 núcleos Cortex-A9@1'4Ghz
  • GPU NVIDIA Tesla K20
  • 4 GiB de RAM DDR3
  • Red de interconexión Gigabit Ethernet
  • Red de interconexión Infiniband QDR.

Todos disponen del siguiente software:


Adicionalmente, el cluster Arndale dispone de OpenCL y el cluster Jetson dispone de CUDA.



  1. ?http://insidehpc.com/2011/11/what-exactly-is-the-mont-blanc-project-for-exascale/
  2. ?https://pm.bsc.es/ompss
  3. ?http://www.arm.com/products/processors/armv8-architecture.php
  4. ?F. Mantovani, “BoF 13: The European Approach to Exascale”, ISC14. Leipzig, Germany. dos mil catorce.
  5. ?Plataformas ARM del proyecto Mont-Blanc http://www.montblanc-project.eu/arm-based-platforms

Enlaces externos


http://www.montblanc-project.eu/http://www.bsc.es/


https://en.wikipedia.org/wiki/ARM_architecture


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