Gravity Pipe (abreviado GRAPE ) es un proyecto que utiliza aceleración de hardware para realizar cálculos gravitacionales . Integrado con computadoras básicas de estilo Beowulf , el sistema GRAPE calcula la fuerza de gravedad que una masa determinada , como una estrella , ejerce sobre otras. [1] El proyecto reside en la Universidad de Tokio .
El componente de aceleración del hardware GRAPE "canaliza" el cálculo de la fuerza a la computadora de propósito general que actúa como un nodo en un grupo paralelizado como el bucle más interno del modelo gravitacional.
Su nombre abreviado, GRAPE, fue elegido como una referencia intencional a la línea de computadoras Apple Inc. [1]
Método
El cálculo principal en el hardware GRAPE es una suma de las fuerzas entre una estrella en particular y todas las demás estrellas en la simulación. Varias versiones (GRAPE-1, GRAPE-3 y GRAPE-5) utilizan el sistema de números logarítmicos (LNS) en la tubería para calcular la fuerza aproximada entre dos estrellas y toman los antilogaritmos de los componentes x, y y z antes de sumarlos. a su total correspondiente. [2] GRAPE-2, GRAPE-4 y GRAPE-6 utilizan aritmética de coma flotante para un cálculo más preciso de tales fuerzas. La ventaja de las versiones logarítmico-aritméticas es que permiten más tuberías paralelas y más rápidas para un costo de hardware dado porque todo menos la parte de suma del algoritmo GRAPE (1.5 potencia de la suma de los cuadrados de los datos de entrada divididos por los datos de entrada) es fácil de realizar con LNS. GRAPE-DR consta de una gran cantidad de procesadores simples, todos operando al estilo SIMD . [3]
Solicitud
GRAPE calcula soluciones aproximadas al problema de n cuerpos históricamente intratable , que es de interés en astrofísica y mecánica celeste. n se refiere al número de cuerpos celestes en un problema dado. Si bien el problema de los 2 cuerpos fue resuelto por las leyes de Kepler en el siglo XVII, cualquier cálculo donde n> 2 ha sido históricamente un desafío casi imposible. Existe una solución analítica para n = 3, aunque la serie resultante converge demasiado lentamente para ser de uso práctico. Para n> 2, las soluciones generalmente se calculan numéricamente determinando la interacción entre todas las partículas. Por lo tanto, el cálculo se escala como n².
GRAPE ayuda en los cálculos de interacciones entre partículas donde la interacción escala como x −2 . Esta dependencia está cableada, mejorando drásticamente los tiempos de cálculo. Estos problemas incluyen la evolución de las galaxias (escalas de fuerza de gravitación como r −2 ). Existen problemas similares en química y biología molecular , donde la fuerza considerada sería eléctrica en lugar de gravitacional.
En 1999, el Observatorio de Marsella publicó un estudio sobre la simulación de la formación de proto-planetas y plantas-animales con un gran cuerpo planetario. [4] Esta simulación utilizó el sistema GRAPE-4. [4]
Premios
La arquitectura GRAPE-5 basada en LNS ganó la categoría Precio Rendimiento del Premio Gordon Bell en 1999, a aproximadamente $ 7 por MegaFLOPS . Esta categoría mide la eficiencia de precio de una máquina en particular en términos del precio en dólares por megaFLOPS. La implementación particular "Grape-6" también ganó premios en 2000 y 2001 (ver enlaces externos). Grape-DR ocupó el primer lugar en la lista Little Green500 de junio de 2010, [5] una clasificación del rendimiento de la supercomputadora por unidad de consumo de energía publicado por Green500.org. [6]
Ver también
- El premio Gordon Bell , nombrado en honor a Gordon Bell , es administrado por la Association for Computing Machinery .
- La supercomputadora y la informática de alto rendimiento son artículos principales sobre el tema general.
- gravitySimulator es un grupo que contiene 32 uvas.
Referencias
- ^ a b "Vanguardia: la supercomputadora GRAPE-6" . ABCNEWS.com . Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2003 . Consultado el 20 de febrero de 2007 .
- ^ Makino, Junichiro; Taiji, Makoto (1998). Simulaciones científicas con computadoras de propósito especial: los sistemas GRAPE . John Wiley e hijos . ISBN 978-0-471-96946-4.
- ^ Makino, Junichiro (primavera de 2009). "Hardware especializado para supercomputación". Revisión de SciDAC (12). PIO.
- ^ a b Athanassoula, E; Barcaza, P (1 de enero de 1999). "Evolución dinámica de planetesimales impulsados por un planeta masivo: Primeras simulaciones". Física y Química de la Tierra, Parte C: Ciencia Solar, Terrestre y Planetaria . 24 (5): 557–559. doi : 10.1016 / S1464-1917 (99) 00091-4 . ISSN 1464-1917 .
- ^ "Lista Little Green500 de junio de 2010" . Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2010.
- ^ "Nikkei Electronics: supercomputadora japonesa ocupa el primer lugar en la lista Little Green500" . 2010.
enlaces externos
- El sitio de GRAPE en la Universidad de Tokio
- Historia del premio Gordon Bell
- La lista de los 500 mejores
- La implementación de GRAPE-6
- Breve reseña histórica de la UVA