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Intel Xeon Phi: mejor rendimiento y menor consumo en HPC

La última generación de Intel Xeon E5 v4 e Intel Xeon Ph ha sido sometida a pruebas con una herramienta de uso habitual en los sistemas HPC.

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intel xeon phi

Uno de los campos que más se está beneficiando del gran incremento en el rédito de los sistemas tecnológicos es el de la llamada computación de alto rendimiento (HPC por sus siglas en inglés, High Performance Computing). Y es que son muchos sectores relacionados con la ciencia y la investigación los que pueden sacar partido de sistemas capaces de llevar a cabo simulaciones cada vez más complejas. Esto permite recrear, de manera teórica, pruebas que no se pueden reproducir en el «mundo real», así como acelerar la obtención de resultados de otras pruebas y conseguirlas al minuto, en lugar de tardar horas, días e incluso meses.

No obstante, y como suele ocurrir en casi todo, la fuerza bruta no es nunca la opción más recomendable. Es necesario trabajar no solo en lograr el máximo rendimiento, sino también en que este se produzca en las mejores condiciones posibles.

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Uno de los factores clave a este respecto es, sin duda, el consumo eléctrico. Hace poco tiempo hablábamos de que China podría adelantar a Estados Unidos en la producción del primer sistema exascale, pero lo cierto es que esa capacidad de proceso solo se alcanzará en picos y su consumo eléctrico en los mismos será, sencillamente, desmesurado. Ya lo decía hace tiempo el anuncio de una conocida marca de neumáticos: «La potencia sin control no sirve de nada«.

Intel tiene muy clara esta premisa, y generación tras generación no solo mejora el rendimiento de sus procesadores, sino que además optimiza su funcionamiento para que esa potencia no se traduzca en un consumo eléctrico excesivo. Al contrario, dedican buena parte de su trabajo a lograr una mayor eficiencia energética, dicho en otras palabras, a lograr más rendimiento con menos consumo.

Ejemplo de ello es la última generación de procesadores Intel Xeon E5 v4 e Intel Xeon Phi, que han sido sometidos a pruebas con una herramienta de uso habitual en los sistemas HPC, obteniendo unos resultados más que dignos de mención.

El software empleado para las pruebas es LAMMPS (Large-Scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) una herramienta de dinámica molecular que permite realizar simulaciones en las que es posible comprobar el efecto de interacciones entre átomos y moléculas.

Su uso, generalizado en el mundo científico, tiene especial aplicación en los campos de biofísica y ciencia de materiales. LAMMPS es una herramienta GPL muy versátil, que se mantiene en constante desarrollo y que, gracias a su licencia de código abierto, puede ser optimizada por la comunidad para mejorar su rendimiento.

Aunque el informe completo de las pruebas será publicado próximamente en un documento llamado «Molecular Dynamics Simulation Rates with an 8-Fold Increase in Electrical Power Efficiency«, la compañía ya ha hecho públicos algunos de los resultados, en los que se empleó una versión estándar de LAMMPS (es decir, que no había sido optimizada para aprovechar las mejoras de la nueva generación de procesadores), así como otra en la que sí que se había modificado el código del software para que sacara partido de dichas mejoras en los procesadores.

En el primero de los casos se observaron mejoras tanto en rendimiento como en consumo con respecto a versiones anteriores de los micros. Pero la verdadera mejora se observa en la versión optimizada. Y es que en este caso se logró multiplicar el rendimiento por un factor de siete y, al tiempo, mejorar la eficiencia eléctrica combinada de microprocesador y RAM en un factor de nueve.

Parte importante de la optimización viene dada por las mejoras en la arquitectura interna de los procesadores de Intel y de su tecnología Intel Many Integrated Core, que permite la integración de múltiples procesadores en un único chip, cuyo rendimiento está a la altura de las necesidades de los sistemas HPC en los que se emplean herramientas como LAMMPS para funciones como vectorización.

Además, Intel ha tenido en cuenta la necesidad de optimización de este tipo de herramientas para sacar el máximo partido a sus procesadores, ofreciendo un amplio soporte a los desarrolladores para el conjunto de 512 instrucciones avanzadas de vectorización (Intel AVX-512).

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