Supercomputadores: o que são, como funcionam e história

Capazes de realizar cálculos ultra complexos em velocidade recorde os supercomputadores têm desempenho infinitamente superior ao de PCs comuns. Medida em operações de ponto flutuante por segundo (FLOPS), a performance de uma máquina dessas pode chegar a uma velocidade de processamento de 100 Pflops, enquanto um computador normal costuma chegar, no máximo, às dezenas de Tflops. A seguir, o TechTudo explica o que é e como funciona um supercomputador, e conta um pouco de sua história.

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O que é um supercomputador?

O supercomputador é uma máquina equipada com várias CPUs que potencializam o seu desempenho. Estes equipamentos são usados em pesquisas de diferentes áreas, como na saúde. Sua atuação neste ramo pode auxiliar estudos que buscam a cura de doenças crônicas ou no desenvolvimento de vacinas e remédios, por exemplo.

Diferente dos computadores normais, os supercomputadores possuem várias bases para multiprocessamento, que aumentam o desempenho da máquina. Para isso, é necessário equipá-los com mais CPUs, memórias e núcleos. Os chips usados também são mais potentes, o que consequentemente aumenta o consumo de energia.

Quanto espaço ocupa um supercomputador?

Diferente do computador de mesa, que precisa apenas de uma escrivaninha para ficar alocado no ambiente, o supercomputador não é tão compacto. O espaço usado pela máquina pode ocupar um cômodo inteiro, a depender das configurações que o aparelho oferece. Existem situações em que empresas alugam um local específico só para armazenar os supercomputadores.

O modelo mais potente do mundo, que pertence à AMD, ocupa um ambiente inteiro. Os modelos são semelhantes a contêineres de transporte de tão grandes e exigem que seus compradores, muitas vezes grandes empresas, tenham um espaço somente para deixá-los em funcionamento.

História dos supercomputadores

A expressão “supercomputador” surgiu na empresa IBM, em 1960. O termo foi usado depois da criação das duas primeiras máquinas mais potentes do mercado, que foram a IBM 7030 Stretch e a Sperry Rand. No primeiro momento, o uso destes eletrônicos era somente para auxiliar o desenvolvimento de armamentos militares.

Todavia, nos anos seguintes os supercomputadores começaram a ganhar espaço em outros mercados. As empresas Control Data Corporation e a Cray Research, ambas americanas, criaram modelos que foram comercializados para o setor da indústria. Isto fez com que os supercomputadores começassem a crescer, principalmente na América do Norte.

Outro marco que fez este mercado dominar o mundo foi a parceria da IBM com a NASA. No final dos anos 1960, profissionais que que pertenciam à empresa de tecnologia desenvolveram supercomputadores, com softwares altamente complexos, que auxiliaram o lançamento do foguete Apollo. A missão entrou para a história, já que levou os primeiros humanos até a Lua.

Ao longo das décadas, a IBM lançou vários projetos com supercomputadores que geraram grandes marcos para a história do mundo. No ano de 2020, por exemplo, a empresa investiu em máquinas potentes para estudar a Covid-19. A iniciativa ainda está em andamento e visa a encontrar a cura para o vírus.

Principais tipos de supercomputadores

1. Supercomputadores para fins especiais

A primeira alternativa são os supercomputadores para fins especiais. Estas máquinas funcionam para uma única função e são destinadas para resolução de apenas um problema. Os recursos são avançados, porém limitados, já que resolvem somente o desafio proposto pelo sistema.

O modelo Deep Blue é um supercomputador criado pela IBM, que apenas executa partidas de xadrez, sem outras funcionalidades. Embora seu processamento seja altamente eficaz, a máquina se dispõe apenas desta função e não pode ser usada para outras ocasiões.

2. Supercomputadores com processadores vetoriais

Outra alternativa é o supercomputador vetorial, que oferece uma CPU com várias matrizes para otimizar seu desempenho e é considerado um dos melhores modelos para empresas que precisam de alto processamento e velocidade. Com essa configuração, a máquina pode executar simultaneamente inúmeros dados, sem o suporte de outras peças.

3. Supercomputadores virtuais

Os supercomputadores virtuais podem ser a solução para empresas com grande volume de dados. Com o crescimento do armazenamento em nuvem é possível salvar informações dentro de um único espaço digital, sem gastar ou reduzir com data centers.

Empresas que têm muitos dados e são antigas no mercado, por exemplo, podem adotar supercomputadores virtuais para armazenar suas informações na nuvem. É possível também adotar o modelo híbrido, onde parte dos dados ficam salvos em data centers e outra parte em redes virtuais.

4. Supercomputadores comuns

As empresas de tecnologia também desenvolvem supercomputadores comuns. Basicamente, esta alternativa funciona conectada a uma rede local LAN, que seja rápida e de alta largura. Seu funcionamento é parecido com os modelos vetoriais, pois não depende de outras peças para executar várias tarefas simultaneamente. Embora o nome remeta aos computadores de mesa, seu desempenho é muito mais potente.

5. Cluster fortemente conectados

Por fim, o supercomputador conhecido como cluster fortemente conectado na verdade são várias máquinas que funcionam em conjunto. Eles podem ser interconectados por meio de clusters de dois nós, clusters de vários nós, clusters baseados em diretor e clusters massivamente paralelos. Basicamente, são modelos fazem processamento de dados com volume altíssimo.

Quais são os diferenciais de um supercomputador?

O supercomputador é uma máquina altamente potente, medida por operações de ponto flutuante por segundo (FLOPS). Suas configurações se resumem a muitas unidades de processamento, chamadas de CPUs, que funcionam com clusters de nós e memória. Basicamente, estas características estão interligadas para resolver um grande desafio ou vários de uma única vez, diferentemente do computador comum de mesa, que oferece apenas uma CPU e resolução para funções básicas.

A quantidade de núcleos e memória RAM dos supercomputadores, por exemplo, são características até mil vezes maiores que de um computador de mesa. O modelo usado pela Petrobras, chamado de Pégaso, tem 678 TB de memória RAM e mais de 233 mil núcleos. Isto possibilita que incontáveis tarefas pesadas sejam executadas na máquina, além de suportar um volume de dados enorme.

Fora isso, o design dos supercomputadores é totalmente diferente. Os modelos comercializados pelas empresas de tecnologia são robustos e podem ocupar uma sala inteira, principalmente quando são máquinas que executam mais de uma tarefa ao mesmo tempo. É importante que os profissionais tenham um espaço reservado para alocar o mega eletrônico.

O que esperar do futuro dos supercomputadores?

O futuro dos supercomputadores é bastante promissor. Assim como na sua criação durante a década de 1960, as máquinas prometem auxiliar nos estudos principalmente na área de tecnologia. Espera-se que as empresas usem os maquinários para apoiar iniciativas de inteligência artificial e para impulsionar avanços científicos em vários ramos.

O Summit, um supercomputador criado nos últimos anos pela IBM, permite que cientistas resolvam problemas relacionados à energia elétrica, saúde e outros setores. Atualmente, a máquina é usada para identificar terremotos em vários continentes do mundo e avisar com antecedência sobre os riscos desse fenômeno natural. Para o futuro, espera-se que mais supercomputadores como esse sejam lançados no mercado.

Com informações de IBM, Spice Works e Britannica

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