HISTORIA DE LAS SUPERCOMPUTADORAS

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 (figura superior) 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.

Freddie Williams recordó los sucesos que condujeron a la primera ejecución satisfactoria de un programa:

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) .

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.

IBM y Sistemas Nacionales Avanzados (NAS)

Computadores IBM 1800, 360/50, 360/65, 370/165 y NAS/7000

El primer computador IBM en Daresbury, un IBM 1800, llegó en Junio de 1966 y actuó como un computador de control y transferencia de datos para el sincrotón NINA, entonces el principal servicio experimental. Fue rápidamente seguido por el primer computador central IBM en Daresbury, el IBM 360/50 el cual inició el servicio en Julio de 1966. Este fue sustituido por un IBM 360/65 en Noviembre de 1968.

Durante los primeros años la principal tarea fue proporcionar poder computacional a los grupos de Física de Alta Energía que trabajaban en el Laboratorio. La informática era muy diferente en esos días. El modo habitual de decirle al computador que trabajo hacer era por tarjetas perforadas (aunque algunos incondicionales todavía insistían con la cinta de papel de 5 agujeros). Tipicamente uno preparaba un trabajo en tarjetas perforadas y las situaba en una corredera elevada. Más tarde un operador tomaría la carga previa de tarjetas perforadas de la corredera y la salida de la impresora de línea que se había producido.

El tiempo de carga y descarga se midió lo menos en decenas de minutos. El tiempo medio entre fallos hacia el final de los 60 era de un día. Sin embargo estos fracasos del computador fueron 'ignorados' por los usuarios que estaban esperando por la corredera para reaparecer, y sólo anotaban un ligero retardo de velocidad en las operaciones.

El IBM 360/65 fue sustituido por un IBM 370/165 en Enero de 1973. 1973 también vió la introducción del servicio interactivo TSO. Fue uno de estos cambios, como el ver la televisión en color por primera vez, lo que transformaría por completo el caracter de la informática.
El NAS/7000 (un IBM 'clonico') fue instalado en Junio de 1981. Este ofreció un enorme aumento en potencia y exactitud frente a sistemas previos.

Hay que recordar que los primeros computadores personales experimentales se construyeron a mediados de los 70 y llegaron a estar disponibles comercialmente al final de los 70.

El primer Cray-1 en Inglaterra fue localizado en el Laboratorio Daresbury durante dos años antes de ser movido a la Universidad de Londres.

El primer gran éxito en el diseño de un supercomputador moderno fue el Cray-1 el cual se presentó en 1976. Una de las razones por las que el Cray-1 tuvo un éxito tal fue que podía realizar más de cien millones de operaciones aritméticas por segundo (100 Mflop/s). Fue diseñado por Seymour Cray el cual abandonó la Corporación de Control de Datos en 1970 para crear su propia compañía llamada Cray Research Inc, fundada en 1972. Si tú hoy, siguiendo un proceso convencional, intentarás encontrar un computador de la misma velocidad usando PCs, necesitarías conectar 200 de ellos, o también podrías simplemente comprar 33 Sun4s. Cray Reasearch Inc. hizo al menos 16 de sus fabulosos Cray 1. Un Cray-1 típico costaba en 1976 sobre 700,000 dolares. Lo bueno de esto es que tú podías encargar la máquina en cualquier color que deseases, lo cual todavía hoy se mantiene.

Otras dos máquinas fueron incorporadas en las series Cray-1, el Cray-1A y el Cray-1S. No había mucha diferencia exterior entre ellos y el original Cray-1. Estos modelos mostrados en la página anterior tenían un confortable asiento in forma de "C" - la primera letra en "Cray". Las máquinas modernas sin embargo no conservan la misma forma ...

La segunda foto en la parte superior de la página previa muestra las tarjetas del circuito del Cray-1 original, número 1 en el Laboratorio Nacional Los Alamos, USA en 1976. Esta misma máquina fue instalada en Daresbury en 1979 y modernizada a una 1S poco antes de su movimiento a la Universidad de Londres en 1981.

El cambio de una única NAS/7000 central a una Convex C-220 corriendo bajo UNIX en Daresbury en 1988 no sólo significó un incremento de 16 veces en la velocidad y memoria principal, sino que reflejó el inicio de la tendencia hacia la informática distribuida. Aunque los científicos informáticos de ese momento tuvieron acceso a el Cray X-MP, en el Laboratorio Rutherford-Appleton el acceso fue problemático.
La llegada de UNIX cambió cualitativamente el modo en que los cientificos abordaban problemas informáticos. Primeramente es un modo flexible de proporcionar potencia al ordenador, al rápidamente cambiante mercado del hardware y de un modo crucial a los cambiantes requerimientos de las aplicaciones científicas de los usuarios. Nuevos componentes puede ser añadidos simplemente, o incrementada la potencia como sea necesario. Todas las máquinas en nuestra red fueron adquiridas de acuerdo a las necesidades particulares de la comunidad científica del Laboratorio.

Intel

Computador iPSC/860

El Intel iPSC/860 tiene 64 nodos llamados RX. Cada nodo tiene un reloj de 40 MHz y 16 Mbytes de memoria. El hardware de conexión directa permite transferencias de datos nodo a nodo de 2.8 Mbytes/second. Hay 12 Gbytes de disco unido localmente y conexiones Ethernet a una estación de trabajo Sun-670MP para acceso de ususario.

Un rendimiento de nodo máximo individual de 40 Mflops ofrece un total de más de 2.5 Gflops para la máquina completa.

El software para hacer la programación más fácil incluye: Fortran y C a través de compiladores; NX, MPI, PVM, y TCGMSG librerías de paso de mensajes; BLAS, VECLIB, LAPACK, SCALAPACK, PIM y FFT librerías numéricas; Un depurador paralelo y herramienta de análisis de rendimiento; Localmente desarrollado un sistema frontal de planificación de tareas, el sistema de lotes NQS.

La máquina más antigua (mostrada en la foto anterior) es un sistema Intel iPSC/2 que tiene 32 procesadores Intel 80386. Estos procesadores han sido sustituidos por los procesadores 486 y Pentium para muchos propósitos incluidos la mayoría de los computadores personales. ¡Podrías imaginar que el iPSC/2 es como 32 PCs en una caja!

Conjunto de 26 "estaciones de trabajo" corriendo bajo el sistema UNIX y capaz de ejecutar independientemente programas o trabajar conjuntamente con transferencia de datos sobre un interruptor de alta velocidad.

IBM

Computador SP2

El IBM SP2 instalado en el Laboratorio Daresbury, tiene, desde una modernización este año, 24 nodos P2SC (Super Chip), más otros 2 procesadores de nodo ancho más antiguos situados en dos bastidores. Sólo el segundo de ellos se muestra en la fotografía. Cada nodo tiene un reloj de 120 Mhz, y 128 Mbytes de memoria. Dos nuevos Interruptores de Alto Rendimiento (TV3) se usan para conectar los nodos entre sí. El almacenamiento de datos consiste en 40 Gbytes de discos rápidos unidos localmente con redes Ethernet y FDDI para el acceso de usuarios.

Un rendimiento de nodo máximo individual de 480 Mflops ofrece un total de más de 12 Gflops para la máquina completa.

Una estación de trabajo PowerPC RS/6000 está conectada a el SP2 para el sistema de monitorización y gestión de hardware y software.

El software disponible para facilitar la programación del sistems incluye: Programas de Soporte de Sistema Paralelo; Entorno de Programación Paralelo; sistema de gestión de Lote de carga nivelada; lenguajes Fortran 77/90, C y C++; librerías de paso de mensajes MPL, MPI, PVM, PVMe, y TCGMSG; librerías de subrutinas científicas BLAS y ESSL.

1995

The Cray T3D and T3E -

Servicios actuales del supercomputador nacional de Inglaterra

1997

El Centro de Computación Paralela de Edinburgh (EPCC) realiza un servicio de supercomputación nacional en nombre de la comunidad académica y de investigación en Reino Unido. Incluye un conjunto de 512 procesadores Cray T3D el cual tiene un sistema frontal Cray Y-MP y desde Septiembre de 1997 también otro de 112 procesadores Cray T3E-900. Cada procesador T3D consta de un procesador DECchip 21064 Alpha con 64 Mbyte de memoria. El Edinburgh T3D tiene un rendimiento máximo de 76.8 GFlops. El sistema T3E-900 tiene procesadores de 450 MHz Alpha (EV5.6), cada uno de ellos con un rendimiento máximo de 900 MFlops. La mayoría de los procesadores serán configurados con 128 Mbytes de memoria o más. El sistema T3E-900/LC tiene de este modo un rendimiento máximo de 100.8 GFlops sobre los 112 procesadores de aplicación

El sistema fue instalado con 256 procesadores en Abril de 1994, ampliado a 320 procesadores en Diciembre de 1994, a 384 procesadores en Octubre de 1995 y a 512 en Febrero de 1996.

Asociado con el servicio T3D está un sistema de 2 procesadores Cray Y-MP y otro de 10 procesadores Cray J90 y un sistema de Librería de Cinta Automática IBM 3494 que mantiene aproximadamente 2 Tbytes de información.

Algunos de los ejemplos científicos presentados utilizaban cálculos sobre el sistema T3D, no habiendo sido posibles de otra manera porque ningún otro computador en Inglaterra era tan rápido ni tenía tanta capacidad de almacenamiento de datos.

Supercomputadores Soviéticos

Del mismo modo que hubo una carrera espacial y una armamentística, no debería sorprender a nadie que hubiera también una carrera supercomputacional. Los programas informáticos de alto rendimiento de la Unión Soviética fueron, por supuesto, llevados en secreto. La información aquí es, y tristemente probablemente continúe siendo bastante imprecisa.

Familia BESM

SVS y Elbrus

El SVS (1980) y Elbrus-B (1988) fueron las sucesoras de las máquinas BESM-6, usando tecnología relativamente más avanzada. Por alguna extraña razón, la ley de Moore nunca pareció aplicarse en la Unión Soviética, sin embargo, estas máquinas de cosecha propia se quedaron más rezagadas que sus homólogas del oeste. Afortunadamente había otra solución...

"Los capitalistas nos venden la cuerda con la cual los colgaremos."

Precisamente hacia el final de la Guerra Fría, hubo un activo, aunque arriesgado, tráfico de supercomputadores y minisupercomputadores americanos al bloque Soviético. A los Soviéticos y sus aliados, en principio, se les prohibió importar cualquier cosa más potente que un Apple II, pero el afán de lucro, como Lenin observó, no debería ser subestimado. Lás máquinas se pidieron para su distribución en terceros países neutrales y se entregaron en almacenes anónimos e incluso granjas. Se compraron y revendieron varias veces para ocultar la pista. El principlal indicio para los productores (y probablemente también la CIA) fue que estas máquinas a menudo se pidieron sin un contrato de servicio. Obviamente los intentos de aprovisionamiento ilegal fueron bloqueados por el gobierno estadounidense, o por los mismos vendedores de supercomputadores, aunque sólo unas pocas máquinas escaparon de este.

Aquí está una breve historia

BESM-6 fue diseñado en 1965 por un grupo de ingenieros que trabajaban en el Instituto S.A.Lebedev de Mecánica Precisa y Equipamiento Informático (ITMiVT en Rusia).

La producción se inició en 1967, por la "Planta SAM" (SAM significa "Máquinas Informáticas-Analíticas Machines") en Moscú. La configuración básica incluía CPU, 192 Kb de memoria de núcleo, tambores magnéticos, unidad de disco de cinta magnética patentada, teletipos, máquinas de escribir (con interface paralela), impresoras alfanuméricas y lectoras y grabadoras de tarjeta/cinta perforada. Se hicieron alrededor de 350 copias hasta principios de los 80. Las últimas configuraciones incluían cintas estandar de 1/2 pulgadas y unidades de disco magnéticas clónicas de IBM, videoterminales en serie, ploters, etc, la mayoría de ellos importados o clónicos del hardware original.

El principal propósito de BESM-6 fue "devorar números", así que no tenía ninguna instrucción específica para la manipulación de caracteres. La memoria solo podía ser direccionada palabra a palabra.

Había uno o más compiladores para la mayoría de los lenguajes de programación difundidos: Algol-60 (3), Fortran (por lo menos 3), Pascal (2); después hubo muchos más: APL, Lisp, Planner, REFAL, Forth, C.

Se diseñó una ampliación de BESM-6 (llamada AS-6) mejor adapatada a la manipulación de caracteres, aunque sólo se hicieron varias copias (4-5)

Posteriormente, con la llegada de Elbrus a principios de los 80, se produjo una versión de BESM-6 basada en IC más nueva y rápida como parte de la configuración del Elbrus-1; su nombre fue oficialmente Elbrus-1K2 ("Elbrus" es el sello de ITMiVT), y SVS, que significa "Sistema reproductor del set de instrucciones (de BESM-6)", extraoficialmente. Era alrededor de 2.5 veces más rápida que BESM-6.

A finales de los 80, la extensión de BESM-6 de 64 bits (llamada Elbrus-1KB, o, brevemente, Elbrus-B), represento el nuevo set de instrucciones original, se diseñaron 2 modos de compatibilidad BESM-6 (original y con direccionamiento de memoria extendida) y se hicieron varias copias (por el mismo "equipo SAM" que solía hacer los de los originales BESM-6) antes de la caída de la USSR. Un Elbrus-B se usó en el Centro Metreológico de Moscú en 1991.

El elemento básico usado por Elbrus-B era apenas mejor que uno de SVS, y su ejecución en punto flotante, aunque impresionante (para frecuencias de reloj de 20 MHz) 2.5 MWhetstones sobre aritmética de 64 bits, era demasiado baja para ser competitiva.

La tabla inferior se centrará en describir las características de BESM-6 y SVS.

Información técnica

Aquí hay una lista de proyectos de desarrollo de supercomputadores que han sido abandonados. Algunas de las compañías que se ven reflejadas en la lista siguen existiendo todabía: