La era de los GPU's presente en el supercompúto y la Astrofísica

Hasta el momento, nos hemos referido a simulaciones numéricas que se ejecutan en equipos de alto rendimiento “tradicionales”, es decir, supercomputadoras con gran capacidad de memoria y almacenamiento, grandes cantidades de CPUs que son capaces de realizar miles de millones de operaciones por segundo, etcétera. No obstante, en la actualidad diferentes grupos multidisciplinarios de astrofísicos y programadores, están migrando sus códigos a una tecnología de hardware que se ha aplicado en los últimos años a los videojuego; los GPUs. Como sabemos los CPUs (Central Processing Unit) estan encargados de realizar la mayoría de los cálculos matemáticos; dependiendo del fabricante, cada CPU podrá hacer más o menos operaciones de punto flotante por segundo (flops).

En la actualidad el concepto de CPU se ha transformado y un solo procesador puede incluir más de una unidad de procesamiento o núcleo; hasta el 2009 los procesadores pueden llegar a tener 8 núcleos como máximo, ya que presentan problemas de disipación de calor. Durante la última década, no solo se han desarrollado los CPUs, sino también las Unidades de Procesamiento Gráficas (GPUs, por sus siglas en inglés) que se utilizan intensivamente en la industria de los videojuegos. A diferencia de los CPUs, los GPUs pueden llegar a tener cientos de núcleos en un solo procesador. Aunque su función primordial está vinculada a gráficos, se han hecho enormes esfuerzos para aprovechar la sinergía de ambas unidades de procesamiento para obtener mejores rendimientos y así poder realizar simulaciones numéricas de gran envergadura. Tal es el caso del grupo de investigadores del Centro de Astrofísica y Supercómputo de la Universidad de Swinburne en Australia, quienes se han dedicado a implementar sus códigos numéricos astrofísicos al uso simultaneo de CPUs con GPUs, obteniendo resultados impresionantes que llegan a dar rendimiento hasta de 2 ordenes de magnitud mejor que los códigos que funcionan bajo el ambiente de los CPUs, es decir, obtienen resultados 100 veces más rápidos que lo utilizando solamente con CPUs (Barsdell, Barnes & Fluke 2010).

En suma, creemos que en nuestro país, deberíamos entrarle de lleno al uso intensivo de Clusters de GPUs, no solo para desarrollo de videojuegos, sino para aplicaciones relacionadas a problemas astrofísicos que necesitan de grandes recursos computacionales y así desarrollar investigación de frontera a través del supercómputo.

El poder del Supercómputo en la Astrofísica Teórica
Alfredo Santillán González y Liliana Hernández-Cervantes