¿Qué es la informática de alto rendimiento (HPC)?

La proliferación de los datos, así como las aplicaciones con IA y los casos de uso intensivo de datos, han disparado la demanda de la potencia de proceso de la HPC.

¿Qué es la HPC?

  • La informática de alto rendimiento (HPC) es un tipo de aplicaciones y cargas de trabajo que realizan operaciones intensivas desde el punto de vista informático.

  • La demanda de HPC para impulsar casos de uso ricos en datos y habilitados por la IA en entornos académicos e industriales es cada vez mayor.

  • Los clústeres HPC se diseñan sobre procesadores de alto rendimiento con memoria y almacenamiento de alta velocidad, además de otros componentes avanzados.

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¿Por qué es importante la HPC?

La informática de alto rendimiento (HPC) no es nada nuevo. Las estaciones de trabajo y los superordenadores HPC han desempeñado un papel integral en la investigación académica durante décadas, resolviendo problemas complejos y estimulando tanto descubrimientos como innovaciones.

En los últimos años, la cantidad de datos ha proliferado rápidamente y muchas aplicaciones nuevas han podido aprovechar la potencia de la HPC, es decir, de la capacidad para realizar operaciones de proceso intensivo con los distintos recursos compartidos, para lograr resultados en menos tiempo y a un menor coste en comparación con la informática tradicional. Al mismo tiempo, el hardware y el software HPC se han vuelto más asequibles y están más extendidos.

Los científicos, los ingenieros y los investigadores confían en la HPC para una gran variedad de casos de uso, como la previsión meteorológica, la exploración petrolífera y de gas, la física, la mecánica cuántica y otras áreas de investigación académica, además de las aplicaciones comerciales.

¿Cómo funciona la HPC?

Mientras que la HPC puede ejecutarse en un único nodo, su verdadera potencia proviene de la conexión de varios nodos HPC en un clúster o superordenador con capacidad de procesamiento paralelo de los datos. Los clústeres HPC pueden procesar simulaciones a escala extrema, inferencias de IA y análisis de datos que podrían no ser factibles en un sistema único.

Algunos de los primeros y más destacados superordenadores fueron desarrollados por Cray e IBM, socios actuales de Intel® Data Center Builders. Los superordenadores modernos son clústeres HPC a gran escala, compuestos de CPU, aceleradores, una estructura de comunicación de alto rendimiento y memoria y almacenamiento sofisticados, trabajando al unísono en todos los nodos para evitar cuellos de botella y ofrecer el mejor rendimiento.

Ampliar el rendimiento

Las aplicaciones HPC aprovechan las arquitecturas de hardware y software que reparten el proceso entre los recursos, normalmente en un único servidor. El procesamiento paralelo dentro de un mismo sistema puede ofrecer potentes ganancias de rendimiento, pero las aplicaciones solo pueden ampliarse dentro de los límites de capacidad de ese sistema.

Escalar el rendimiento

Cuando se configuran varios sistemas para actuar como uno solo, los clústeres HPC resultantes permiten que las aplicaciones escalen el rendimiento extendiendo el proceso a un número mayor de nodos en paralelo.

Beneficios de la HPC

La HPC ha ganado popularidad en el mundo académico y en las empresas, a medida que crece la demanda para manejar conjuntos de datos masivos y aplicaciones avanzadas. Gracias a la llegada de procesadores altamente escalables y de las memorias, el almacenamiento y las redes de alta velocidad y capacidad, las tecnologías HPC se han vuelto más accesibles. Los científicos e ingenieros pueden ejecutar las cargas de trabajo HPC en su infraestructura local o bien ampliar o escalar mediante recursos basados en la nube que no exigen grandes desembolsos de capital.

Casos de uso de la HPC

En la actualidad, los laboratorios de investigación y las empresas confían en la HPC para la simulación y el modelado de diversas aplicaciones, como la conducción autónoma, el diseño y fabricación de productos, la previsión meteorológica, el análisis de datos sísmicos y la producción de energía. Los sistemas HPC también contribuyen a los avances en medicina de precisión, la evaluación de riesgos financieros, la detección del fraude, la dinámica de fluidos computacional y otras áreas.

Componentes de la HPC

Los sistemas de informática de alto rendimiento más productivos están diseñados en torno a una combinación de productos de hardware y software HPC avanzados. El hardware para HPC suele incluir CPU de alto rendimiento, estructura, memoria, almacenamiento y componentes de red, así como aceleradores para cargas de trabajo HPC especializadas.

El software de la plataforma HPC, las bibliotecas y los marcos optimizados para los macrodatos y el aprendizaje profundo, además de otras herramientas de software, ayudan a mejorar el diseño y la eficiencia de los clústeres HPC.

HPC e Intel

Intel ofrece una completa cartera de tecnologías para ayudar a los desarrolladores a liberar todo el potencial de la informática de alto rendimiento.

El hardware Intel® proporciona una base sólida para las soluciones HPC más ágiles y escalables. Intel también ofrece una serie de herramientas de software y desarrollo con las que apoyar las optimizaciones de rendimiento que aprovechan las ventajas de los procesadores, aceleradores y otros componentes potentes de Intel®.

Gracias a esta amplia oferta de productos y tecnologías, Intel ofrece una propuesta basada en los estándares para muchas de las cargas de trabajo HPC más habituales, a través de la especificación de la plataforma HPC de Intel®.

Procesadores y aceleradores HPC

La gama de procesadores y aceleradores HPC de Intel, incluidos los procesadores escalables Intel® Xeon® y las FPGA, admiten cargas de trabajo HPC en configuraciones que van de las estaciones de trabajo a los superordenadores.

Software y herramientas para la HPC

Intel ofrece las herramientas y el software que los desarrolladores necesitan para agilizar y acelerar los esfuerzos de programación para las aplicaciones HPC, incluyendo la inteligencia artificial, el análisis y el software de macrodatos.

Almacenamiento y memoria de HPC

La evolución de los requisitos de almacenamiento y memoria de la HPC ha impulsado la necesidad de reducir la latencia. Las soluciones de almacenamiento y memoria HPC de Intel® están optimizadas para las tecnologías de memoria no volátil (NVM), los ecosistemas de software HPC y otros componentes de la arquitectura HPC.

Las unidades de estado sólido Intel® Optane™

Las unidades de estado sólido Intel® Optane™ (SSD Intel® Optane™) proporcionan la flexibilidad de almacenamiento, la estabilidad y la eficiencia necesarias para ayudar a prevenir los cuellos de botella de los centros de datos HPC y permitir así un mejor rendimiento.

DAOS

El almacenamiento de objetos asíncrono distribuido (DAOS), habilitado por la memoria persistente Intel® Optane™, ofrece mejoras drásticas a la E/S de almacenamiento para acelerar los proyectos de HPC, IA, análisis y la nube.

Memoria persistente Intel® Optane™

La memoria persistente proporciona una combinación única asequible de mayor capacidad y compatibilidad con la persistencia de datos para apoyar distintivos modos de funcionamiento y adaptarse a las diversas necesidades de las cargas de trabajo HPC.

Soluciones Intel® Select para la HPC

Las Soluciones Intel® Select para HPC consisten en arquitecturas de referencia optimizadas para el rendimiento de la HPC y diseñadas para el escalado, para contribuir así a reducir los tiempos de obtención de conocimiento.

HPC en la nube

Los actuales servicios de nube HPC pueden soportar las cargas de trabajo más complejas y desafiantes con muchas de las mismas tecnologías Intel® disponibles en el centro de datos local. El rendimiento de la HPC puede acelerarse en la nube, donde la disponibilidad de los recursos informáticos bajo demanda permite que los trabajos avancen en lugar de languidecer en una cola. Una ventaja adicional de la HPC en la nube es la posibilidad de evaluar los beneficios de ejecutar sus cargas de trabajo en hardware HPC preseleccionado y configurado por el proveedor de servicios en la nube (CSP). Hacerlo le ayudará a identificar qué es lo que funciona para usted y qué ajustes y optimizaciones podría necesitar.

Los investigadores y desarrolladores pueden implementar cargas de trabajo HPC en una combinación de entornos de nube HPC y locales, con el apoyo de las plataformas innovadoras con arquitectura Intel® en los principales CSP del mundo. Los socios tecnológicos de Intel® pueden ofrecer orientación y asesoramiento experto para ayudar a las organizaciones a elegir las mejores instancias HPC en la nube.

Impulsar los avances en la HPC

Los últimos avances en informática y software dan lugar a avances para la HPC. Intel trabaja estrechamente con los OEM y el ecosistema HPC más extendido para optimizar el rendimiento del hardware e integrar la HPC con la IA y la analítica.

Intel está diseñando nuevas tecnologías, procesadores y materiales HPC con el fin de llevar la informática cuántica del laboratorio al sector comercial.

Los superordenadores con procesadores escalables Intel® Xeon® más recientes están preparados para afrontar los retos científicos más exigentes del mundo gracias a la computación a exaescala.

HPC e inteligencia artificial

El poder combinado de la HPC y el aprendizaje automático y profundo supone una increíble promesa en muchas aplicaciones, desde la lingüística a la secuenciación del genoma, pasando por la creación de modelos de clima globales. Intel impulsa la HPC y la inteligencia artificial trabajando con socios del ecosistema para desarrollar arquitecturas de referencia y soluciones diseñadas específicamente para estas importantes soluciones.

Computación a exaescala

A medida que los científicos e ingenieros aplican tecnologías HPC para resolver problemas cada vez más complejos, construyen superordenadores potentes que funcionan a exaescala. Por ejemplo, se espera que el superordenador Aurora del Laboratorio Nacional de Argonne proporcione capacidades totalmente nuevas para integrar el análisis de datos, la inteligencia artificial y la simulación para el modelado 3D avanzado.

Otros proyectos HPC transformacionales incluyen la secuenciación genómica en el Broad Institute del MIT y Harvard, la investigación avanzada con uno de los superordenadores más potentes del mundo en el Texas Advanced Computing Center (TACC) y las simulaciones del acelerador de partículas basadas en los datos del Gran Colisionador de Hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN).

Intel apoya una HPC potente y escalable

La informática de alto rendimiento ofrece un enorme potencial para los investigadores, desarrolladores e ingenieros del mundo académico, la administración y la industria.

Los últimos avances en informática y software siguen facilitando nuevos logros para la HPC. Sin embargo, puede resultar complicado elegir las configuraciones óptimas de hardware y software con las que obtener soluciones HPC potentes y escalables.

Intel sigue colaborando estrechamente con los proveedores de soluciones HPC para optimizar el rendimiento del hardware y para combinar la HPC y la inteligencia artificial con la analítica. La potencia de la HPC en la arquitectura Intel® puede estimular la innovación y resolver problemas cada vez más complejos, allanando el camino hacia un futuro de computación a exaescala y a zetaescala.

Preguntas más frecuentes

La informática de alto rendimiento (HPC) es un tipo de aplicaciones y cargas de trabajo que realizan operaciones intensivas desde el punto de vista informático a través de los recursos compartidos.

El aumento en la utilización de aplicaciones y casos de uso intensivo de los datos y con IA ha conducido a la creciente demanda de HPC en entornos académicos e industriales.

La HPC se utiliza para la simulación, el modelado y el análisis en una amplia variedad de casos de uso, como la conducción autónoma, el diseño y la fabricación de productos, la previsión meteorológica, la medicina de precisión, la evaluación de riesgos financieros, la dinámica computacional de fluidos y otras aplicaciones tanto académicas como comerciales.