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O termo "supercomputador" refere-se a um computador que opera em um nível de desempenho mais alto do que um computador padr?o. Muitas vezes, isso significa que a arquitetura, os recursos e os componentes dos supercomputadores os tornam extremamente poderosos, dando a eles a capacidade de executar na taxa operacional mais alta possível para computadores ou próximo a ela.?

Os supercomputadores contêm a maioria dos principais componentes de um computador típico, incluindo pelo menos um processador, dispositivos periféricos, conectores, um sistema operacional e vários aplicativos. A principal diferen?a entre um supercomputador e um computador padr?o é seu poder de processamento.

Tradicionalmente, os supercomputadores eram máquinas únicas e super-rápidas usadas principalmente por empresas e organiza??es científicas que precisavam de grande capacidade computacional para computa??es de alta velocidade. Os supercomputadores atuais, no entanto, podem consistir em dezenas de milhares de processadores que podem realizar bilh?es, até mesmo trilh?es, de cálculos por segundo.

Hoje em dia, os aplicativos comuns para supercomputadores incluem previs?o do tempo, controle de opera??es para reatores nucleares e criptologia. Como o custo da supercomputa??o diminuiu, os supercomputadores modernos também est?o sendo usados para pesquisa de mercado, jogos online e aplicativos de realidade virtual e aumentada.

Uma breve história do supercomputador

Em 1964, Seymour Cray e sua equipe de engenheiros da Control Data Corporation (CDC) criaram o CDC 6600, o primeiro supercomputador. Na época, o CDC 6600 era 10 vezes mais rápido do que os computadores regulares e três vezes mais rápido do que o próximo computador mais rápido, o IBM 7030 Stretch, realizando cálculos em velocidades de até 3 mega opera??es de ponto flutuante por segundo (FLOPS). Embora isso seja lento de acordo com os padr?es atuais, na época, era rápido o suficiente para ser chamado de supercomputador.?

Conhecido como o “pai da supercomputa??o”, Seymour Cray e sua equipe lideraram o setor de supercomputa??o, lan?ando o CDC 7600 em 1969 (160 megaFLOPS), o Cray X-MP em 1982 (800 megaFLOPS) e o Cray 2 em 1985 (1,9 gigaFLOPS).

Posteriormente, outras empresas buscaram tornar os supercomputadores mais acessíveis e desenvolveram processamento paralelo em massa (MPP, massively parallel processing). Em 1992, Don Becker e Thomas Sterling, empreiteiros da NASA, construíram o Beowulf, um supercomputador feito de um cluster de unidades de computador trabalhando juntas. Foi o primeiro supercomputador a usar o modelo de cluster.

Os supercomputadores atuais usam unidades de processamento central (CPUs, Central Processing Units) e unidades de processamento gráfico (GPUs, Graphics Processing Units) que trabalham juntas para realizar cálculos. O lista o supercomputador Fugaku, com sede em Kobe, Jap?o, no RIKEN Center for Computational Science, como o supercomputador mais rápido do mundo, com uma velocidade de processamento de 442 petaFLOPS.

Supercomputadores x PCs regulares

Os supercomputadores de hoje agregam poder de computa??o para oferecer desempenho significativamente maior do que um único desktop ou servidor para resolver problemas complexos em engenharia, ciência e negócios.

Diferentemente dos computadores pessoais regulares, os supercomputadores modernos s?o compostos por grandes clusters de servidores, com uma ou mais CPUs agrupadas em calcular nós. Os nós de computa??o comp?em um processador (ou um grupo de processadores) e um bloco de memória e podem conter dezenas de milhares de nós. Esses nós se interconectam para se comunicar e trabalhar juntos para concluir tarefas específicas enquanto os processos s?o distribuídos entre milhares de processadores ou executados simultaneamente.?

Como o desempenho dos supercomputadores é medido

FLOPS s?o usados para medir o desempenho de um supercomputador e para cálculos científicos que usam cálculos de pontos flutuantes, ou seja, números t?o grandes que precisam ser expressos em expoentes.

FLOPS s?o uma medida mais precisa do que um milh?o de instru??es por segundo (MIPS). Conforme observado acima, alguns dos supercomputadores mais rápidos de hoje podem ter desempenho em mais de cem FLOPS de quadrilh?es (petaFLOPS).

Como funciona um supercomputador?

Um supercomputador pode conter milhares de nós que usam processamento paralelo para se comunicarem entre si e resolver problemas. Mas, na verdade, há duas abordagens para o processamento paralelo: o multiprocessamento simétrico (SMP, symmetric multiprocessing) e o processamento massivamente paralelo (MPP, massively parallel processing).?

No SMP, os processadores compartilham memória e o barramento /O ou caminho de dados. O SMP também é conhecido como multiprocessamento fortemente acoplado ou chamado de “sistema de tudo compartilhado”.

O MPP coordena o processamento de um programa entre vários processadores que trabalham simultaneamente em diferentes partes do programa. Cada processador usa seu próprio sistema operacional e memória. Os processadores MPP se comunicam usando uma interface de mensagens que permite enviar mensagens entre processadores. O MPP pode ser complexo, exigindo conhecimento de como particionar um banco de dados comum e atribuir trabalho entre os processadores. Um sistema MPP é conhecido como um sistema “soltomente acoplado” ou “sem compartilhar nada”.

Um benefício do SMP é que ele permite que as organiza??es atendam mais usuários com mais rapidez, equilibrando dinamicamente a carga de trabalho entre computadores. Os sistemas SMP s?o considerados mais adequados do que os sistemas MPP para processamento de transa??es online (OTP, Online Transaction Processing), onde muitos usuários est?o acessando o mesmo banco de dados (por exemplo, processamento de transa??es simples). O MPP é mais adequado do que o SMP para aplicativos que precisam pesquisar vários bancos de dados em paralelo (por exemplo, sistemas de suporte a decis?es e aplicativos de data warehouse).

Tipos de supercomputadores

Os supercomputadores se dividem em duas categorias: uso geral e uso especial. Nessas categorias, os supercomputadores de uso geral podem ser divididos em três subcategorias:

Supercomputadores de uso geral

• Computadores de processamento vetorial: Comum na computa??o científica, a maioria dos supercomputadores nos anos 80 e 90 eram computadores vetoriais. Hoje em dia, eles n?o s?o t?o populares, mas os supercomputadores atuais ainda têm CPUs que usam algum processamento vetorial.
• Computadores de cluster fortemente conectados: S?o grupos de computadores conectados que trabalham juntos como uma unidade e incluem clusters extremamente paralelos, clusters baseados em diretor, clusters de dois nós e clusters de vários nós. Clusters paralelos e baseados em diretor s?o comumente usados para processamento de alto desempenho, enquanto clusters de dois e vários nós s?o usados para toler?ncia a falhas.
• Computadores de commodity: Isso inclui a organiza??o de vários computadores pessoais (PCs, Personal Computers) padr?o conectados por redes locais (LANs, Local Area Networks) de alta largura de banda e baixa latência.

Supercomputadores para fins especiais?

Os supercomputadores para fins especiais s?o supercomputadores desenvolvidos para atingir uma tarefa ou meta específica. Eles normalmente usam circuitos integrados específicos de aplicativos (ASICs, Application-specific Integrated Circuits) para obter melhor desempenho (por exemplo, Deep Blue e Hydra foram desenvolvidos para jogos como xadrez).?

Casos de uso de supercomputador

Devido às vantagens óbvias, os supercomputadores encontraram uma ampla aplica??o em áreas como engenharia e pesquisa científica. Os casos de uso incluem:

• Pesquisa climática: Prever o impacto de eventos climáticos extremos e entender os padr?es climáticos, como no sistema National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
• Explora??o de petróleo e gás: Coletar grandes quantidades de dados sísmicos geofísicos para ajudar a encontrar e desenvolver reservas de petróleo
• Setor de companhias aéreas e automóveis: Projetar simuladores de voo e ambientes automotivos simulados, bem como aplicar a aerodin?mica para o menor coeficiente de arrasto de ar
• Pesquisa de fus?o nuclear: Criar reatores de fus?o nuclear e ambientes virtuais para testar explos?es nucleares e balística de armas
• Pesquisa médica: Desenvolver novos medicamentos, terapias para c?ncer e distúrbios genéticos raros e tratamentos para COVID-19, bem como para pesquisa sobre a gera??o e evolu??o de epidemias e doen?as
• Aplicativos em tempo real: Manter o desempenho do jogo online durante torneios e lan?amentos de novos jogos quando há muitos usuários

Supercomputa??o e HPC

?s vezes, a supercomputa??o é usada como sin?nimo de computa??o de alto desempenho (HPC, High-Performance Computing). No entanto, é mais preciso dizer que a supercomputa??o é uma solu??o de HPC, referindo-se ao processamento de cálculos grandes e complexos usados por supercomputadores.

A HPC permite sincronizar computa??es com uso intensivo de dados em vários supercomputadores em rede. Como resultado, cálculos complexos usando conjuntos de dados maiores podem ser processados em muito menos tempo do que levaria usando computadores regulares.?

Armazenamento escalável para supercomputa??o

Os supercomputadores atuais est?o sendo aproveitados em vários campos para vários fins. Algumas das principais empresas de tecnologia do mundo est?o desenvolvendo supercomputadores de AI em antecipa??o ao papel que podem desempenhar no metaverso em rápida expans?o.

Como resultado, as solu??es de armazenamento n?o só precisam dar suporte à recupera??o rápida de dados para velocidades de computa??o extremamente altas, mas também devem ser escaláveis o suficiente para lidar com as demandas de cargas de trabalho de AI de grande escala com alto desempenho.

As tecnologias de realidade virtual e aumentada exigem muitos dados. Assim como tecnologias de suporte, como 5G , aprendizado de máquina (ML ), Internet das Coisas (IoT ) e redes neurais.

O?FlashArray//XL?da 色控传媒 ? oferece desempenho e eficiência de alto nível para cargas de trabalho corporativas, enquanto o?FlashBlade? é a solu??o de armazenamento totalmente flash mais avan?ada do setor. Ambos oferecem uma solu??o de armazenamento escalável e robusta que pode potencializar os supercomputadores mais rápidos de hoje.

Ambos est?o disponíveis por meio do?Pure as-a-Service, uma solu??o de armazenamento como servi?o gerenciado (STaaS, Managed Storage-as-a-Service) com um modelo de assinatura simples que oferece a flexibilidade para expandir a capacidade de armazenamento conforme necessário.?

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