Processadores Para o Próximo Milênio - Parte 3

Blue Gene, o maior projeto

Em 6 de dezembro de 1999, a IBM anunciou uma pesquisa de US$ 100 milhões com o objetivo de construir um computador que será 500 vezes mais poderoso que o mais rápido computador da atualidade. Esse novo computador, apelidado de “Blue Gene” será capaz de ultrapassar a marca de 1 quadrilhão de operações por segundo, ou seja, 1 Petaflops (10^15 flops). Essa marca o torna 1.000 vezes mais poderoso que o “Deep Blue” e cerca de 2 milhões de vezes mais rápido que um PC topo de linha.

Essa maciça capacidade de processamento será usada inicialmente para modelar o “dobramento” das proteínas humanas. As proteínas controlam todos os processos celulares do corpo humano. Formadas por cadeias de aminoácidos, são unidas como anéis em uma corrente e dobram-se de formas altamente complexas. Sua forma tridimensional determina sua função. Qualquer mudança na forma altera dramaticamente a função da proteína. Mesmo uma pequena alteração no processo de dobragem pode transformar uma proteína desejável em uma doença.

Assim, aprender mais sobre como as proteínas são dobradas deverá possibilitar aos pesquisadores médicos uma melhor compreensão das doenças e, em conseqüência, de suas curas. A comunidade científica considera o problema de dobragem das proteínas como um dos grandes desafios científicos da atualidade e sua solução somente pode ser alcançada com a tecnologia de computação de alto desempenho que, com certeza, terá grande impacto científico e econômico.

A expectativa da IBM é atingir os Petaflops em 5 anos, um terço do que seria esperado segundo a Lei de Moore. A IBM denomina sua abordagem para este computador de SMASH, “Simple, Many and Self-Hearing”, que seria traduzido como “Simples, Muitos e Auto-Curativo”. Três tópicos distinguem essa arquitetura SMASH:

• Redução dramática do número de instruções, permitindo que os processadores sejam rápidos, de baixo consumo e ocupem pouca área do CI;
• Facilidade no processamento maciçamente paralelo, permitindo mais de 8 milhões de “threads”;
• Garantia de um computador auto-estável e auto-curativo, sobrepujando falhas de processadores e de “threads”.

O “Blue Gene” consistirá de mais de 1 milhão de processadores, cada um capaz de oferecer 1 bilhão de operações por segundo, ou seja, 1 Gigaflops, como está mostrado na Figura 3. Trinta e dois desses processadores serão integrados em um único CI, resultando em 32 Gigaflops. Uma placa de 2 pés por 2 pés receberá 64 CIs, levando a 2 Teraflops. Somente essa placa já é capaz de igualar o desempenho do “Blue Pacific”, que tem 8.000 pés quadrados. Oito dessas placas (16 Teraflops) serão colocadas em “racks” de 6 pés. Finalmente 64 “racks” constituirão o estado final do computador, ocupando uma área menor que 2.000 pés quadrados.

Figura 3: Arquitetura do “Blue Gene”, com seu 1 milhão de processadores.