Progetto Lauree Scientifiche a.a. 2011/2012

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1 Università degli Studi di Napoli Federico II Progetto Lauree Scientifiche a.a. 2011/2012 prof. Giuliano Laccetti PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

2 Problema risolto esistenza di un metodo, cioè un algoritmo, per risolverlo? PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Problema risolto esistenza di un metodo, cioè un algoritmo, per risolverlo + esecuzione dell algoritmo!! Uso del calcolatore!! PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

3 Algoritmo = Tecnologia efficienza ed affidabilità degli algoritmi registrano in genere un incremento ben superiore a quello della tecnologia in senso stretto! PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Qual è l uso prevalente dei milioni di calcolatori (piccoli o grandi) utilizzati in Italia e nel mondo (e forse lo scopo per cui nacquero i primi moderni calcolatori)? Risolvere problemi che rappresentano situazioni reali (della scienza, della tecnica, dell economia, ) veramente da risolvere!! PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

4 La Computational Science Fisica Chimica Biologia Medicina Computer science, numerical analysis,mathematics computer system La Computational Science Fisica Chimica Biologia Medicina Computational Science Computer science, numerical analysis,mathematics computer system 4

5 La Computational Science Fisica Chimica Applicazioni Biologia Medicina Middleware Hardware Approccio computazionale Terzo pilastro dell indagine scientifica e tecnologica (oltre all approccio teorico e sperimentale) teorico sperimentale computazionale simulazione alcalcolatore di complessi esperimenti o di situazioni e problemi del mondo reale PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

6 La computational Science Permette di affermare. The computer is providing a new window through which we can observe the natural world in exquisite detail [Rapporto NSF, 2000] PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Sistemi avanzati di calcolo + algoritmi/software Prestazioni di supercalcolo (da miliardi a miliardi di operazioni al secondo ops; In genere si tiene conto delle op. floating-pont (flop): 1 Teraflops-100 Teraflops) 1 Tflops = op fl. point al sec flops= operazioni floating-point al secondo Rapida evoluzione: in una automobile del segmento medio c è molta più potenza di calcolo di quella presente sulla nave Apollo 11 Rapida evoluzione: una piattaforma per videogiochi ( euro) ha maggiore potenza di un supercalcolatore di anni fa (decine e decine di milioni di dollari) PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

7 Il termine supercalcolatore si riferisce ad un sistema che fornisce le prestazioni più elevate (in quel dato momento). ( 80s) La prestazione è misurata dal tempo necessario per risolvere una particolare applicazione (application-dependent). PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Dal TOP 500: lista dei calcolatori più veloci nel mondo - Rmax : performance misurata dai benchmark di LINPACK per la risoluzione di AX=B PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

8 problema che richiede 3.15 x flop tempo di risoluzione su di un CRAY 1 (1980) con prestazioni di 100 Mflops = 1 anno (~3.15 x 10 7 secs) PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ GFlop/s Anni 90-92: I calcolatori più veloci Cray Y-MP (8) Fujitsu VP-2600 TMC CM-2 (2048) Un calcolo che nel 1980 durava 1 anno (CRAY 1, 100 Mflops) può essere effettuato ora (CM-2, 10 Gflops) in circa 90 ore 8

9 GFlop/s Anni 90-98: I calcolatori più veloci Cray Y-MP (8) 0 Fujitsu VP-2600 TMC CM-2 (2048) NEC SX-3 (4) Fujitsu VPP-500 (140) TMC CM-5 (1024) Intel Paragon (6788) Hitachi CP-PACS (2040) Un calcolo che nel 1980 durava 1 anno, può essere effettuato ora (Hitachi, 400 GFlops) in circa 2 ore! Tflops! (peak performance) Blue Gene/L (65536 dual powerpc procs) - Jaguar Cray XT4-XT3 (11508 dual core AMD opteron procs - NEC-SX6 Earth Simulator (5120 Nec SX6) 7000 Intel ASCI White (8192) Anni Intel ASCI Red Xeon (9632) ASCI Blue Pacific SST(5808) 2000 GIGAFLOPS Teraflops SGI ASCI Blue Mountain (5040) Intel ASCI Red (9152) Hitachi CP-PACS (2040) Intel Paragon (6788) Fujitsu VPP-500 (140) TMC CM-5 (1024) TMC CM-2 NEC SX-3 (4) Fujitsu VP-2600 (2048) Cray Y-MP Programmazione (8) I - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2010/ Year

10 Petaflops peak performance K computer - Fujitsu ( cores) 2331 Tflops peak performance Jaguar - Cray XT5-HE ( cores) 1456 Tflops (peak performance) Road Runner ( cores) Blue Gene/L (65536 dual powerpc procs) Intel Intel ASCI ASCI White Red Xeon (8192) (9632) ASCI Blue Pacific SST(5808) FLOPS 750 Teraflops SGI ASCI Blue Mountain (5040) Intel ASCI Red (9152) Hitachi CP-PACS (2040) Intel Paragon (6788) Fujitsu VPP-500 (140) TMC CM-5 (1024) TMC CM-2 NEC SX-3 (4) Fujitsu VP-2600 (2048) Cray Y-MP Programmazione (8) I - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2010/ Year Un calcolo che nel 1980 durava 1 anno, può essere effettuato ora (K computer - Fujitsu, 8.7 Pflops di picco) in circa 35 centesimi di secondo!!! 10

11 Un calcolatore parallelo e... Fujitsu K computer Processore: SPARC64 VIIIfx 2000 MHz (16 GFlops) Performance sostenuta: 8162TFlops Picco di performance: 8773 Tflops Calcolatore Parallelo 1 Tflop = flop/sec Programmazione I - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Top 3 + (giugno 2011) ( Cost. computer sito Ncores Linpack bench. (Tflops) 1 Fujitsu K computer Riken Adv Inst Comp Sci (AICS), Kobe, Japan SPARC64 VIIIfx 2000 MHz (16 GFlops) NUDT NUDT TH MPP, X Ghz 6C, NVIDIA GPU, FT C National Supercomputing Center Tianjin (Cina) 3 CRAY Jaguar DOE-Oak Ridge Lab (USA) Intel EM64T Xeon X56xx (Westmere-EP) 2930 MHz (11.72 GFlops) IBM IBM idataplex Bologna-CINECA 3072 proc Intel EM64T Xeon X56xx (Westmere- EP) 2400 MHz (9.6 GFlops) 2005 NEC (2005) Earth Simulator (2005) Yokohama Giappone (2005) 5120 proc. NEC SX/6 (2005) (2005) 22 11

12 Vittorie nei Grand Challenges (grandi sfide) ricostruzione della mappa del genoma umano modello globale del clima mercati finanziari (!?).. PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Il tratto fondamentale e distintivo di quella che oggi possiamo chiamare società dell informazione è l accesso istantaneo (per via telematica) alle informazioni e agli strumenti di calcolo la rete (internet, web) alimentata dall innovazione nelle tecnologie dell informazione e delle comunicazioni, rende possibile l accesso all informazione PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

13 Alcuni numeri La rete: - connette miliardi di calcolatori - contiene miliardi e miliardi di pagine web - la sua crescita è esponenziale (il traffico raddoppia circa ogni 100 giorni!) - reddito generato : migliaia di miliardi di euro Crescita esponenziale anche per sistemi di calcolo e discipline informatiche legge di Moore PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/ Rete geografica (Wide Area Network WAN) connette reti locali in modo da formare reti nazionali e internazionali PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/

14 GARR: la rete nazionale degli enti di ricerca La rete GARR connette università statali e non statali enti di ricerca (CNR, ENEA, INFN, ASI, ) consorzi per il calcolo (CILEA, CINECA, CASPUR) altri organismi di ricerca ed è connessa alle reti di ricerca mondiali Mbit/sec Mbit/sec Gbit/sec Gbit/sec GARR = Gruppo Armonizzazione Reti di Ricerca Docente del corso Prof. Giuliano LACCETTI Dipartimento di Matematica e Applicazioni Renato Caccioppoli ( giuliano.laccetti@unina.it PLS - Prolusione - prof. Giuliano LACCETTI - a.a. 2011/