I grandi calcolatori nell'Università e nella ricerca scientifica. http://bit.ly/1kJG4dB

1. www.cineca.it
I grandi Calcolatori nella
Ricerca Scientifica
Giovanni Erbacci
Supercomputing, Applications and Innovation Department, CINECA
g.erbacci@cineca.it
Convegno The Big Iron
Milano 7 Aprile 2014
Palazzo Brera

2. www.cineca.it
Agenda
• La nascita del CINECA
• Il primo calcolatore per il calcolo scientifico: CDC 6600
• Verso i grandi supercomputer
• Una evoluzione tecnologica e culturale

3. www.cineca.it
…. Un ricordo Pisano l’IBM 360/67
….. era il 1972 quando arrivai a Pisa
1955 Centro studi sulle calcolatrici elettroniche
1961CEP (Calcolatrice elettronica pisana).
1965 CNUCE Centro nazionale universitario di
calcolo elettronico.
- 1965 - IBM 7090
- 1969 - IBM 360/30
- 1971 - IBM 360/67 CP/CMS e OS/MVT-HASP
- 1973 - IBM 370-155 OS MVS-HASP
- 1974 - IBM 370/168 VM/CMS
1969 Corso di Laurea in Scienze dell’Informazione

4. www.cineca.it
La nascita del CINECA
Fine anni '60:
Esigenza di disporre di computer potenti
per il calcolo scientifico.
Investimenti inattuabili per una singola
università:
- costo
- struttura di supporto
1969:
- quattro Atenei italiani si consorziano per creare un centro di calcolo comune
- Bologna, Padova, Firenze, Venezia
- sostegno del Ministero della Pubblica Istruzione
- nasce il CINECA Consorzio Interuniversitario Nord-Est Calcolo Automatico
- viene installato in Italia il primo computer per il calcolo scientifico

5. www.cineca.it
Il CDC 6600
Installato in CINECA nel 1969
Control Data Corporation
Seymour Cray (1963)
Computer più potente al mondo
fino al 1969 (CDC 7600)
Primo supercomputer commerciale
Ciclo macchina: 100 ns (10 MHz)
Potenza 3MFlop/s
Memoria:
- 64K words
- words a 60 bit
- organizzata in 32 banchi indipendenti
ECS extended core storage unit
- spazio addizionale per parcheggiare i dati
COS Chippewa Operating System,

6. www.cineca.it
Grandi computer, grandi sale
macchine

7. www.cineca.it
CDC 6600: Peripheral Processors
Input Output
I/O Processor
Memory Control Unit
(M ultiplex er)
CPU Memory
Il CDC 6600 aveva 10 processori periferici
indipendenti che lavoravano in modo
asincrono rispetto alla CPU per gestire
l'attività di I/O.
l processore principale accedeva alla
memoria con 10 peripheral processor (PP o
processori periferici).
Ogni PP era un sistema indipendente con
una propria memoria.
I PP provvedevano ad accedere alla
memoria per il processore e a gestire le
operazioni di I/O tra la memoria e le unità a
disco o i nastri magnetici
L'IBM 709 (1958) aveva 6 canali di I/O

8. www.cineca.it
CDC 6600: Unità funzionali
- l processore del 6600 poteva iniziare l'esecuzione di un'istruzione per ogni ciclo di
clock se erano disponibili le risorse (dati e unità funzionali).
- Una speciale unità di controllo (scoreboard) gestiva le risorse: selezionava i registri e
le unità funzionali da utilizzare nell'esecuzione di ciascuna istruzione.
- Instruction buffer a 8 stadi in gradi di contenere fino a 32 istruzioni e quindi in grado in
grado di racchiudere al suo interno i cicli più piccoli eliminando gli accessi
alla memoria principale.
PP 0
PP 1
PP 2
PP 3
PP 4
PP 5
PP 6
PP 7
PP 8
PP 9
12
Peripheral
Channels
Peripheral Processors
24
Regis ters
10 Functional Units
I/O Subsystem Memory Central Processor
Add
M ultiply
M ultiply
Div ide
Fix ed Add
Increm ent
Increm ent
B oolean
Shift
B ranch
Ins truction
Stack Scoreboard
Central
Storage

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1969: CDC 6600 1st system for scientific computing
1975: CDC 7600 1st supercomputer
1985: Cray X-MP/48 1st vector supercomputer
1989: Cray Y-MP/4 64
1993: Cray C-90/2 128
1994: Cray T3D 64 1st parallel supercomputer
1995: Cray T3D 128
1998: Cray T3E 256 1st MPP supercomputer
2002: IBM SP4 512 1 Teraflops
2005: IBM SP5 512
2006: IBM BCX 10 Teraflops
2009: IBM SP6 100 Teraflops
2012: IBM BG/Q 2 Petaflops
e dopo il CDC 6600…
CINECA e HPC

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Una evoluzione tecnologica
e culturale
Architecture: 10 BGQ Frames
Model: IBM-BG/Q
Processor type: IBM PowerA2 @1.6 GHz
Computing Cores: 163840
Computing Nodes: 10240
RAM: 1GByte / core (163 PByte total)
Internal Network: 5D Torus
Disk Space: 2PByte of scratch space
Peak Performance: 2PFlop/s
N. 15 Top 500 rank (November 2013)
Dal Mflop/s al Pflop/s al 2014
Un incremento di potenza di 109 in 45 anni
FERMI@CINECA