¿Cuál es la diferencia entre un teraFLOPS y un petaFLOPS?

El futuro de la computación de alto rendimiento es muy prometedor para el paisaje tecnológico global. A lo largo de los años, el rápido progreso ha acelerado la carrera hacia la creación de la supercomputadora más capaz. Hoy, la supercomputadora más poderosa del mundo reside en Japón, en el Centro RIKEN de Ciencias Computacionales. Mañana podría ser una historia completamente diferente [1].

La constante evolución de la tecnología es lo que mantiene alerta a los usuarios ocasionales y avanzados. La terminología cambia continuamente a medida que las innovaciones cobran vida y la tecnología modificada adquiere más fuerza. Mientras nos acercamos a la cuarta revolución industrial [2], el estado de la supercomputadora nos aproxima a un futuro gobernado por operaciones de coma flotante por segundo (FLOPS, por sus siglas en inglés).

Pero, ¿qué es exactamente FLOPS? ¿Cuál es la diferencia entre teraFLOPS y petaFLOPS? ¿Cómo se utilizan y qué indican sobre el futuro de la supercomputación de alto rendimiento? Echemos un vistazo a FLOPS y respondamos todas esas preguntas.

¿Qué es FLOPS?

FLOPS (operaciones de coma flotante por segundo), es la unidad de medida que calcula la capacidad de rendimiento de una supercomputadora. Las operaciones de coma flotante solo se pueden ejecutar en equipos con registros de coma flotante integrados.

El rendimiento promedio del procesador de una computadora se mide en megahercios (MHz) para calcular su velocidad de reloj. Dado que las supercomputadoras son mucho más capaces en lo que respecta al rendimiento energético, el método con el que se calcula el rendimiento debe basarse en una escala considerablemente mayor.

Los tecnólogos se refieren a esta medición de picos de rendimiento teórico como “Rpeak”. Una lectura de FLOPS por sí sola no es suficiente para medir con precisión el Rpeak de una supercomputadora. Es necesario ejecutar una serie de pruebas diferentes e intrincadas antes de alcanzar una cifra final.

¿Qué es un petaFLOPS?

Un petaFLOPS es igual a 1,000,000,000,000,000 (mil billones) FLOPS, o mil teraFLOPS.

2008 marcó el primer año en que una supercomputadora pudo romper lo que se llamó "la barrera petaFLOPS" [3]. La IBM Roadrunner® conmocionó al mundo con un asombroso Rpeak de 1.105 petaFLOPS.

En ese momento, el jefe de ciencias de la computación del Laboratorio Nacional de Oak Ridge afirmó: “La nueva capacidad le permite realizar una física fundamentalmente nueva y abordar nuevos problemas. Y acelerará la transición de la investigación básica a la tecnología aplicada”. Hoy, IBM Summit® puede funcionar más de 100 veces más rápido.

¿Qué es un teraFLOPS?

Un teraFLOPS es igual a 1,000,000,000,000 (un billón) de FLOPS.

Construida en 1996, ASCI Red® de Intel® se construyó para romper la barrera de los teraFLOPS. Para el año 2000, se convirtió en la computadora más rápida del mundo y la primera en obtener una puntuación por encima de un teraFLOPS en el marco de referencia de LINPACK. Antes de su desmantelamiento en 2006, la ASCI Red se modificó para realizar un rendimiento asombroso de 2 teraFLOPS.

¿Cuál es la diferencia de rendimiento entre un teraFLOPS y un petaFLOPS?

Tanto petaFLOPS y teraFLOPS son medidas inmensas de velocidad de procesamiento, pero cuando se trata de velocidad y potencia, un procesador con capacidad para petaFLOPS supera significativamente a un procesador con capacidad para teraFLOPS. Se necesitan mil teraFLOPS para formar un solo petaFLOPS, así que, naturalmente, el petaFLOPS cuenta con una capacidad de procesamiento mucho más impresionante.

Para agregar perspectiva, veamos la Intel ASCI Red y la IBM Roadrunner. Ambas supercomputadoras fueron las primeras de su clase en romper las barreras de velocidad. Construida con solo 12 años de diferencia, la Roadrunner de 2008 fue capaz de funcionar 1000 veces más rápido que la ASCI Red de 1996.

¿Cómo se calcula Rpeak?

Según un estudio de la Universidad de Indiana, Rpeak se calcula "multiplicando el número de procesadores por la velocidad de reloj de los procesadores, y luego multiplicando ese producto por el número de FLOPS que los procesadores pueden realizar en un segundo en programas de referencia estándar, como lo son LINPACK DP TPP y HPC Challenge (HPCC) [4], y los puntos de referencia de coma flotante y entero de SPEC".

¿Qué tan rápido es la supercomputadora más rápida del mundo?

Desarrollada por el centro RIKEN en conjunto con Fujitsu Limited®, la supercomputadora Fugaku fue nombrada oficialmente la supercomputadora más rápida del mundo en diciembre del 2020. Su actual punto de referencia LINPACK registra la asombrosa cifra de 442.01 petaFLOPS; sin embargo, esta potente máquina es capaz de hasta 1,000 petaFLOPS, lo que la hace alcanzar la escala de los exaFLOPS (un trillón de FLOPS). Eso es un alucinante número de 1 trillón de cálculos por segundo. 

Esta supercomputadora ubicada en Kobe, Japón, está operando desde abril del 2021 y se está utilizando actualmente de forma experimental para la investigación sobre COVID-19, incluyendo el diagnóstico, la terapia y las simulaciones de la propagación del virus. 

¿Qué sigue para las supercomputadoras?

El tiempo es el mejor testimonio de la rapidez con la que van y vienen las mareas del cambio tecnológico, y es justo suponer que el patrón de desarrollo seguirá avanzando. Hoy, ya hay planes en proceso para construir la próxima supercomputadora que rompa barreras para finales del 2021.

Las supercomputadoras han encendido nuestro mundo en llamas y no muestran signos de detenerse. El futuro es brillante y estamos llegando a un exaFLOPS, o mil petaFLOPS, a la vez.

Referencias en inglés: