Sunway TaihuLight, o supercomputador mais rápido do mundo

Na mais recente classificação Top 500 mundial de supercomputadores, a China ocupa um lugar destacado há alguns meses, desde que o Sunway TaihuLight (“A luz da divindade Taihu”, numa mistura de chinês e inglês) passou a ocupar o primeiro lugar do mundo, desbancando outro equipamento também criado na China, o Tianhe-2. O mais surpreendente é que não foi uma ligeira melhora que permitiu a ultrapassagem. O poder de computação do Sunway TaihuLight é tal que ele praticamente triplicou sua velocidade, pulverizando a marca anterior.

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A China já superou inclusive os Estados Unidos e ocupa atualmente a maior parte do ranking Top 500 internacional, uma lista que é atualizada em intervalos de poucos meses há mais de uma década. O TaihuLight foi desenvolvido pelo Centro de Nacional de Pesquisas em Tecnologia e Engenharia Computacional em Paralelo e está instalado no Centro Nacional do Supercomputação da China, em Wuxi, província de Jiangsu.

Seus criadores mostram com orgulho esse supercomputador que tem uma característica muito peculiar: é 100% fabricado na China. Hoje em dia, é difícil não empregar algum componente japonês ou norte-americano, mas no Sunway TaihuLight até os processadores (o SW26010 de 260 núcleos, ou cores) são desenhados e fabricados ali mesmo. Um orgulho para o país.

Cifras que assombram

O TaihuLight tem um rendimento espetacular de 93 petaflop/s. Um petaflop/s representa um quatrilhão de operações de ponto flutuante por segundo, ou seja, cálculos como a divisão de dois números com decimais e similares. E sua velocidade máxima chega a 125 petaflop/s. Para essas medições é usado um software específico para testes de rendimento, chamado Linpack.

Sua velocidade máxima é de 125 quatrilhões de cálculos por segundo

Comparativamente, um moderno computador de mesa equipado com um processador Intel Core i7 pode alcançar entre 2 e 4 gigaflop/s aproximadamente (ou seja, 0,000002 petaflop/s). Não são exatamente iguais e comparáveis, mas em linhas gerais pode-se dizer que o supercomputador chinês é 20 milhões de vezes superior à máquina da sua casa. Em termos mais realistas, sabemos também que recentemente um projeto de computação distribuída pela Internet, chamado Folding@Home, com 110.000 equipamentos de todo tipo conectados em todo o planeta, alcançou o recorde de 100 petaflop/s conjuntos. O TaihuLight estaria na mesma ordem de magnitude, mas com um tamanho que permite alojá-lo em um só recinto de aproximadamente 100 metros quadrados.

Tecnologias ponta de supercomputação

Na computação em paralelo do TaihuLight, milhões de processadores iguais distribuem entre si os cálculos a realizar, de forma harmoniosa e sincronizada. São 260 núcleos em cada um dos processadores dos seus 40.960 nós, o que totaliza mais ou menos 10 milhões de processadores. Cada um deles funciona a uma velocidade bastante convencional: 1,45 GHz.

Tem mais de dez milhões de núcleos em seus processadores

Mas os problemas nessa escala não são tanto a velocidade de cada processador, e sim como eles se comunicam e sua agilidade para transferir os dados para a memória, a rede local e os sistemas de armazenamento, que normalmente acabam sendo muito mais lentos.

Os processadores, por exemplo, podem transferir dados para a memória ao ritmo de 136 gigabits por segundo. Cada processador leva 32 GB de memória, o que totaliza 1,3 petabytes para toda a máquina. Isso representa aproximadamente um milhão de gigabytes aproximadamente, uma memória do tipo DDR3 como a que é instalada em máquinas convencionais.

Também é possível transferir dados para os dispositivos de armazenamento em alta velocidade: 16 gigabits por segundo (graças à tecnologia PCIe 3.0), basicamente unidades de disco que somam 20 petabytes em seu conjunto – 20.000 vezes mais armazenamento que um computador de mesa com disco rígido de um terabyte. O TaihuLight seria capaz de armazenar todos os dados gerados em um ano pelo Grande Colisor de Hádrons do CERN, a maior máquina do mundo.

Quanto à eficiência energética, é o terceiro melhor do mundo, apesar de consumir 15 megawatts

Outro ponto que é cada vez mais levado em conta na criação desses supercomputadores é o consumo energético. O TaihuLight exige 15 MW (megawatts) de potência em pleno rendimento, o que resulta numa eficiência de 6 gigaflop/s/watt. Isso o coloca no terceiro lugar entre os mais eficientes do mundo, embora o resultado se deva em parte a ele não ter tanta memória quanto seria de esperar num equipamento desse porte. Comparativamente, um laptop usa 50W, e um desktop fica entre 100 e 200W – ou seja, o TaihuLight consome tanta energia quanto um milhão de computadores caseiros.

Se alguém está se perguntando por que os engenheiros tentam reduzir tanto o consumo destas máquinas mastodônticas, basta pensar em toda a contribuição negativa do consumo energético para a mudança climática, um problema que, ironicamente, esse computador servirá para estudar, fazendo simulações do clima, embora também sirva para a prospecção de jazidas petrolíferas. Seja como for, há outra boa razão: a conta de luz deve ser bem alta.