Breve historia de la creaci´on del laboratorio de superc´omputo y visualizaci´on en paralelo. Cynthia Yesme Morales Rios. UAM-I log´ıa que en aquella ´epoca ya se ten´ıa en otras partes del mundo y que era necesaria para la Investigaci´on.

Recibido: 19 de julio de 2007 Aceptado: 26 de julio de 2007 El Laboratorio Central de Investigaciones dio origen y cobija a uno de los laboratorios m´as importantes de la UAM Iztapalapa que es el Laboratorio de Superc´omputo y Visualizaci´ on en Paralelo, as´ı como a otros m´as como son Resonancia Magn´etica Nuclear y Microscop´ıa Electr´ onica. La figura del Laboratorio Central se concibi´ o debido a que diferentes grupos de investigaci´on de las Divisiones de Ciencias B´ asicas e Ingenier´ıa principalmente y Ciencias Biol´ ogicas y de la Salud ten´ıan necesidades comunes de equipo de alta tecnolog´ıa con un alto costo; se pens´o que ambas divisiones se pod´ıan apoyar en un af´an de poder dotar de estas herramientas a diferentes grupos de investigaci´on, se consider´o que si se concentraba esta infraestructura en un mismo espacio que fuera accesible a todos los grupos de investigaci´on se podr´ıa lograr este objetivo por lo que se construy´ o el Edificio “I”, con esta finalidad fue dise˜ nado para albergar los Laboratorios de Superc´omputo y Visualizaci´ on en Paralelo, Resonancia Magn´etica Nuclear y Microscop´ıa Electr´ onica.

Hab´ıa tres objetivos iniciales por los cuales se decidi´o crear el laboratorio de Superc´omputo, uno ellos era el de las necesidades de aquellos investigadores que requer´ıan de una infraestructura de alto rendimiento num´erico (estamos hablando de muchos grupos en particular dentro de la Divisi´on de CBI en diferentes campos disciplinarios) por un lado estaba esa necesidad de tener computadoras muy r´ apidas para procesamiento num´erico con amplia memoria porque hasta entonces hab´ıamos estado muy limitados en la infraestructura, otro era que en ese momento estaba ya impuls´ andose muy fuerte a nivel mundial toda la tecnolog´ıa del c´omputo en paralelo era algo que ya se ve´ıa en el escenario como muy importante. Tambi´en se traz´ o como objetivo que la divisi´ on deber´ıa de adquirir equipo de c´omputo que tuviera arquitectura que permitiera el calculo de forma masivamente paralela para que la gente se fuera familiarizando con este tipo de arquitectura, fuera aprendiendo a utilizarla y se fuera desarrollando software adecuado para esa tecnolog´ıa para que la UAM, fuera punta de lanza en este tipo de tecno-

Gracias a que en 1990 CONACYT puso en operaci´on un programa que se llamo PACIME (Programa de Apoyo a la Ciencia en M´exico) fue que se pudo crear el Laboratorio Central, ya que el principal objetivo de este programa era el fortalecimiento de la infraestructura para la investigaci´on de las diferentes instituciones. Las caracter´ısticas que ten´ıa esta convocatoria eran que, por cada peso que pusiera el CONACYT la instituci´on se compromet´ıa a poner otro peso, o sea, era una convocatoria de fondos. La UAM reconoci´ o la importancia de esta convocatoria como una oportunidad justamente para adquirir aquella infraestructura de muy alto costo, adem´ as as´ı poder estar a la vanguardia con la m´as alta tecno46

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log´ıas, otro de los objetivos es que justamente al tener la divisi´ on la licenciatura en computaci´ on y al tener en aquel momento en estado de formaci´on sus grupos de investigaci´on en computaci´ on ten´ıamos a varios profesores que estaban realizando sus estudios de doctorado en el extranjero en temas de computaci´ on, se consider´o entonces que el laboratorio tambi´en deber´ıa de ser un espacio que ayudara a la formaci´on de los estudiantes (al menos a los que estuvieran interesados en esa parte de la computaci´ on) tanto de licenciatura como los grupos de investigaci´on que se fueran desarrollando con el tiempo porque el laboratorio pues ser´ıa tambi´en un espacio muy adecuado para que ellos contaran con una infraestructura muy avanzada que les permitiera desarrollar su investigaci´on. Evoluci´ on de la Infraestructura de Superc´ omputo El Laboratorio de Superc´omputo y Visualizaci´on en Paralelo (LSVP) est´ a sustentado principalmente por la Divisi´on de Ciencias B´ asicas e Ingenier´ıa (DCBI) de la Universidad Aut´ onoma Metropolitana Unidad Iztapalapa (UAM-I) y entr´o en funcionamiento a finales del a˜ no 1993. Originalmente el LSVP cont´ o con 2 equipos de c´omputo, uno que se tradujo en la Thinking Machine para la arquitectura masivamente paralela y otro que se adquiri´o de Silicon Graphics que era para el C´omputo de Alto Rendimiento (CAR) Num´erico, para uso inmediato y para todo lo que tenia que ver con visualizaci´ on estas dos computadoras de varios procesadores.

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Una estaba basada en el uso de memoria compartida (Silicon Graphics, Power Challenge de 16 procesadores) y otra basada en el uso de memoria distribuida (Thinking Machines, CM-5 de 32 procesadores). El equipo de ese entonces se interconect´ o con un interruptor de alta velocidad (HIPI-Switch). Por varios a˜ nos el LSVP funcion´ o con arquitecturas de Silicon Graphics. Sin embargo, el superc´omputo ha evolucionado alrededor de los c´ umulos de servidores y en esa direcci´on se ha movido el LSVP. La filosof´ıa del LSVP es proveer recursos de c´omputo y aplicaciones relacionadas con el c´omputo de alto rendimiento. El principal ´enfasis ha girado sobre arquitecturas de c´omputo en paralelo. En la actualidad, el equipo de c´omputo del LSVP consiste en una “malla” heterog´enea de computadoras administrada de manera unificada. En conjunto, se dispone de 312 procesadores con una capacidad acumulada de aproximada de 2000 Gigaflops. La “malla” est´ a constituida por los siguientes c´ umulos: Un c´ umulo de procesadores Intel Xeon Woodcrest de 40 nodos duales con procesadores dual core (160 cores en total) conectado con un switch Infiniband de baja latencia.

Caracter´ısticas N´ umero de Nodos: 40 nodos. Procesadores: Xeon-Woodcrest a 3 Ghz. Memoria: 4GB en RAM por nodo. Capacidad de C´ omputo: 480 GFlops. Comunicaciones: Infiniband. Sistema Operativo: Linux. Distribuci´ on: Centos 4.4. Estado de funcionalidad: 100 %

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Tipo de uso: Divisional. Cola: Infiniband 1, Infiniband 2. Un c´ umulo de 34 nodos duales Intel XEON a 2.4 GHz conectado por medio de un switch de tecnolog´ıa Myrinet.

Tipo de uso: Divisional Cola: Gigabit. Un c´ umulo de 18 procesadores Power PPC 9700 G5 a 2 GHz con comunicaciones GigabitEthernet.

Caracter´ısticas N´ umero de Nodos: 34 nodos duales. Procesadores: Intel Xeon 2.4 Ghz. N´ umero de Procesadores: 68 procesadores Memoria: 1GB en RAM por nodo. Capacidad de C´ omputo: ˜ 272 GFlops. Comunicaciones: Myrinet Sistema Operativo: Linux Distribuci´ on: Centos 4.4 Estado de funcionalidad: 100 % Tipo de uso: Patrocinado Cola: Myrinet. Un cluster de 16 nodos duales XEON a 2.4 GHz con comunicaciones Gigabit-Ethernet. Caracter´ısticas N´ umero de Nodos: 16 nodos duales. Procesadores: Intel Xeon 2.4 Ghz. N´ umero de procesadores: 32 procesadores Memoria: 2GB en RAM por nodo. Capacidad de C´ omputo: ˜ 128 GFlops. Comunicaciones: Gigabit-Ethernet Sistema Operativo: Linux Distribuci´ on: Centos 4.4 Estado de funcionalidad: 100 %

Caracter´ısticas N´ umero de Nodos: 6 PowerMac duales y 3 Xserve duales. Procesadores: PowerPC G5 a 2 Ghz. N´ umero de Procesadores: 18 procesadores.

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Memoria: 2GB en RAM por nodo. Capacidad de C´ omputo: ˜ 56 GFlops. Comunicaciones: Gigabit-Ethernet. Sistema Operativo: Mac OS X 10.3.9 Panther. Software: Librer´ıas paralelas LAM/MPI, Compiladores IBM XLF, Despachadores y planificadores de jobs PBS-Torque y Maui. Estado de funcionalidad: 100 % Tipo de uso: Patrocinado. Un c´ umulo de 7 nodos duales Xeon-Nocona.

N´ umero de Procesadores: 18 Procesadores: MIPS R1000 a 195 MHz. Memoria: 4.5 GB. Capacidad de C´ omputo: ˜8 GFlops. Sistema Operativo: IRIX 6.5 Estado de funcionalidad: 90 %. Tipo de uso: Divisional GRIDS.

Caracter´ısticas N´ umero de Nodos: 7 nodos duales. Procesadores: Xeon-Nocona a 3.2 Ghz. N´ umero de Procesadores: 14 procesadores. Memoria: 2GB en RAM por nodo. Capacidad de C´ omputo: ˜ 272 GFlops. Comunicaciones: Gigabit. Sistema Operativo: Linux. Distribuci´ on: Centos 4.4. Estado de funcionalidad: ********* Tipo de uso: F´ısica de l´ıquidos. Cola: Fisliq. Y una computadora Silicon Graphics Origin 2000 con 16 procesadores R10000. Caracter´ısticas Nombre: IXCHEL

Es importante mencionar que parte de la infraestructura del LSVP ha sido obtenida por algunos investigadores y departamentos de la Divisi´on de Ciencias B´ asicas e Ingenier´ıa. Estos investigadores han obtenido de manera individual recursos externos y la parte correspondiente a c´omputo se instala, se administra y se mantiene funcionando en el LSVP. Por supuesto que la instalaci´on, puesta a punto y administraci´on corre por cuenta del LSVP, a cambio el investigador y/o el Departamento tiene que retribuir con un 25 % de los procesadores instalados al laboratorio para que sean compartidos con los investigadores que hacen uso del LSVP. La Comisi´on de C´omputo Divisional y la DCBI implementaron esta pol´ıtica en el LSVP para promover que los investigadores tengan acceso a un gran poder de c´omputo, lo cual ser´ıa dif´ıcil de obtener de manera individual, y apoyar las actividades de investigaci´on con la intercomunicaci´ on, mantenimiento y la administraci´on eficiente del equipo adquirido. La administraci´on de tareas de todos estos recursos se efect´ ua mediante un esquema de apartado que consta de un despachador (MAUI) que se comunica con un sistema de “Colas” (PBS).

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Adicionalmente a la infraestructura mencionada anteriormente el LSVP participa activamente en el proyecto de Grid Acad´emia Mexicana (GRAMA). Las compa˜ n´ıas LUFAC S.A. de C.V. e Intel Tecnolog´ıa de M´exico S.A. de C.V. donaron al LSVP el 28 de julio del 2004 procesadores Itanium para que estuvieran disponibles en el proyecto de GRAMA y as´ı poder experimentar y explorar alrededor de la tem´atica de un esquema de administraci´on orientado a “mallas” de computadoras. Actualmente se prev´e que continuar´ a el LSVP operando en una plataforma UNIX de software libre debido que este tipo de arquitectura representa la mejor alternativa precio/desempe˜ no al tipo de aplicaciones y desarrollos que se requieren en la DCBI.

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blemas relacionados con los Clusters del LSVP, tambi´en instala, configura y monitorea Clusters en Linux y otras tecnolog´ıas de C´omputo de Alto Rendimiento (CAR). Seguridad: es el grupo que configura y monitorea Clusters en Linux adem´ as de que se encarga de la aplicaci´ on de pol´ıticas de seguridad para el laboratorio as´ı como de monitorear y prevenir intrusiones no autorizadas al equipo que esta expuesto en la red, se especializa tambi´en en crear m´etodos o sistemas que previenen intrusiones no autorizados, tambi´en se encargan de hacer las actualizaciones a los principales servidores de Web, Mail y accesos remotos al m´aquinas de CAR. Proyectos Especiales: es un grupo avanzado de Web el cual se dedica a apoyar y asesorar con tecnolog´ıas de Web vanguardistas para las p´aginas del LSVP y de otras ´areas, tambi´en participan en la impartici´on de cursos, asesor´ıa y apoyo a otras ´areas dentro de la instituci´on. Programaci´ on en Paralelo: grupo que se encarga de probar y ejecutar aplicaciones de los usuarios, as´ı como tambi´en en la participaci´ on de apoyo a investigadores para la paralelizaci´ on de programas o la migraci´on de programas seriales a paralelos, tambi´en buscan la optimizaci´ on de programas a trav´es de la optimizaci´ on de estos.

Semillero de Recursos Humanos El LSVP siempre se ha caracterizado por ser una herramienta de apoyo para el desarrollo de las actividades de docencia a nivel de licenciatura y posgrado e investigaci´on principalmente; actualmente en el Laboratorio se desarrollan proyectos de las ´areas de investigaci´on de : F´ısica, Qu´ımica, Matem´ aticas, Computaci´ on, entre otras el LSVP ha respondido a las expectativas cient´ıficas de nuestros d´ıas. Pero tambi´en tiene la misi´on de crear recursos humanos que tengan una capacitaci´on altamente especializada en las diversas tecnolog´ıas de la informaci´on para apoyar en las actividades del laboratorio y as´ı poder adquirir el conocimiento que les permitir´a desarrollarse mejor en el mercado laboral. El Laboratorio cuenta con distintos grupos de trabajo que son de primordial importancia para el funcionamiento de este: Clusters: es el grupo que se encarga de administrar el equipo de cluster adem´ as de solucionar pro-

El Laboratorio tambi´en ha contado con la participaci´on de estudiantes de otras disciplinas como son F´ısica y Qu´ımica que han permitido conocer m´as a fondo las necesidades de simular m´as eficientemente sus modelos, tambi´en contamos con la participaci´on de estudiantes de Administraci´on los cuales con sus conocimientos han enriquecido la organizaci´ on y planeaci´ on en la utilizaci´ on de recursos del Laboratorio, de la licenciatura de Dise˜ no Gr´ afico y Comunicaciones que han trabajado en el dise˜ no y contenido de P´ aginas o sistemas Web que se han desarrollado en el Laboratorio para la Unidad Iztapalapa, d´andole al Laboratorio un esquema de trabajo multidisciplinario. Este documento se elabor´ o gracias a la participaci´on y apoyo de: El Ing. Juan Carlos Rosas Cabrera, el Dr. Enrique D´ıaz Herrera, el Dr. Jos´e Luis G´azquez Mateos y muy en especial a nuestro equipo de trabajo que son todos los estudiantes que se encuentran en el Laboratorio. cs