COMPRENDAMOS

La 1-CIC-16 es el nombre con que el Ing. Diódoro Guerra Rodríguez, director del Instituto Politécnico Nacional, Inauguró este 24 de noviembre de 2000, una supercomputadora construida en Centro de Investigación en Computación del I.P.N. llamada así por ser la primera computadora paralela que se construye en el CIC y por que cuenta con 16 nodos de procesamiento. En esta ceremonia, que tuvo lugar en el interior del Laboratorio de Computación Paralela y Distribuida, sede de esta supercomputadora, el Dr. Adolfo Guzmán agradeció al gobierno federal y al propio ingeniero Guerra el apoyo brindado a esta área de la ciencia y al CIC en particular. Durante el Acto, los investigadores M. En C. Osvaldo Espinosa Sosa y Marco A. Ramírez Salinas, líderes de este proyecto desarrollado en el Laboratorio de Sistemas Digitales del CIC, explicaron al Ingeniero Diódoro Guerra las características, ventajas y desventajas de la 1-CIC-16.

Actualmente el manejo de información que se realiza a través de los equipos de cómputo crece de una manera extraordinaria, teniendo en algunos casos la necesidad de realizar dichos procesos a través de las denominadas Supercomputadoras, cuya capacidad permite el manejo de flujos muy altos de información siendo el área de Computación Paralela quien se encarga de investigar este tipo de procesos. Se puede decir que el procesamiento paralelo es un concepto que trata acerca de la aceleración en la ejecución de programas, dividiéndolos en múltiples fragmentos que pueden ser ejecutados simultáneamente, cada uno en su propio procesador. Para ello se requiere de sistemas a través del cual el programa pueda ser ejecutado por “N” procesadores lo cual indica teóricamente que su ejecución será “N” veces más rápido que si se utilizara un solo procesador.

Existen actualmente sistemas capaces de llevar a cabo estas tareas, estos sistemas son conocidos como los SMP (Single Multy Procesor) cuya característica es tener diversos procesadores conectados en el interior de una máquina paralela, compartiendo recursos como memoria y buses en una sola máquina; éste tipo de computadoras utiliza procesadores con tecnología RISC (Reduction Instruction Set Code), aumentando su desempeño-

Los SMP tienen la característica de contar con alto rendimiento para el proceso de gran cantidad de información que de otra manera no sería posible lograr. Sin embargo una de las desventajas es que son equipos costosos que además requieren de un mantenimiento muy especial tanto para hardware (actualización) y software (actualización y licencias).

Como una alternativa barata para esta clase de sistemas se ha consolidado en el ambiente de la computación el concepto de COW ´s –cluster´s of work station- , que no son otra cosa más que la interconexión de varias computadoras (PC’s por ejemplo) a través de un sistema de red . Éstas PC´s pentium III son construidas con procesadores CISC (Complex Instruction Set Code), utilizando arquitecturas superescalares que tienen menor desempeño que las anteriores, sin embargo la velocidad que generan van en aumento.

El surgimiento de los cluster ha proporcionado una manera diferente para contar con sistemas con la capacidad de proporcionar el rendimiento requerido para aplicaciones de cómputo intensivo, tales como los servidores WEB, Modelado Científico y todas aquellas actividades que por el volumen y la complejidad del manejo de información requieran de procesarse a través de ambientes paralelos, en donde la información es distribuida y procesada de una manera fragmentada para más tarde ser recopilada y proporcionar información adecuada de una manera más rápida y eficiente.

En otras palabras un clusrter es la interconexión de dos o más computadoras a través de un switch de alta velocidad para aumentar el rendimiento en la ejecución de programas, contando con las siguientes ventajas:

1°Cada una de las máquinas en un cluster puede ser un sistema completo para usar un aplio rango de aplicaciones.

2°El hardware de red de interconexión ha venido experimentando un constante decremento de precio , considerando que además se pueden lograr ahorros adicionales empleando un solo monitor, mouse y teclado.

3°Los “clusters” de computadoras pueden crecer hasta formar sistemas verdaderamente grandes denominados -beowulf- es decir, desde 2 hasta varios cientos, lo cual no es posible con los sistemas SMP.

4°Se puede reemplazar fácilmente una computadora del cluster que no esté funcionando correctamente.

Otra posibilidad que ofrece el cluster es poder interconectar a una red de área local permitiendo dar servicio a múltiples usuarios internos y externos a través de Internet.

5° Existe en la red software gratis como el sistema operativo LINUX que es una versión de UNIX y sofware de aplicación y que pueden ser instalados en estos sistemas.

Para la utilización de este sistema se debe programar en lenguaje C o Fortran con las librerias de ambiente paralelo MPI –message passing interfase- o PVM –parallel virtual machine-, que tienen funciones para envío y recepción de información hacia o desde cualquier nodo del sistema.

A pesar de que estos sistemas se dedican a reducir el tiempo de procesamiento de la información, hay que tomar en cuenta que no todos los problemas requieren de procesarse en ambientes paralelizados, debiendo tomarse en cuenta primero: tener la herramienta correcta, el algoritmo correcto así como por increíble que parezca el problema correcto.

Los casos en los que se presenta una justificación para procesarlos en ambientes paralelos son aquellos en los que la cantidad de datos es muy alta, por ejemplo bases de datos muy grandes (información del IFE, para votar, búsquedas rápidas de datos en Internet, simulación de procesos, etc.)

Ante este reto, el Centro de Investigación en Computación, a través de su Laboratorio de Sistemas Digitales construyó un cluster el cual cuenta con 16 procesadores PENTIUM III a 650 MHz interconectados con un switch de alta velocidad de 1.25 Gbps, una memoria global de 16 GB, Memoria auxiliar o caché de 8MB y disco duro global de 320 GB. (anexo Comparación de Rendimiento con otros sistemas similares), superando la capacidad lograda por sistemas con características similares, el cual estará a cargo del laboratorio de Computación Distribuida y Paralela del Centro de Investigación en Computación del Instituto Politécnico Nacional para su uso y administración.