La Divisió de Supercomputació Avançada (NAS) de la NASA es troba al Centre de Recerca Ames de la NASA, a Moffett Field, al cor de Silicon Valley, a Mountain View, Califòrnia. Ha estat el principal recurs de supercomputació, modelització i simulació per a les missions de la NASA en aerodinàmica, exploració espacial, estudis de patrons meteorològics i corrents oceànics, i disseny i desenvolupament de transbordadors espacials i avions durant gairebé quaranta anys.
La instal·lació actualment allotja els superordinadors Pleiades, Aitken i Electra a petaescala, així com el superordinador Endeavour a teraescala. Els sistemes es basen en l'arquitectura SGI i HPE amb processadors Intel. L'edifici principal també allotja sistemes d'emmagatzematge en disc i cinta d'arxiu amb una capacitat de més d'un exabyte de dades, el sistema de visualització d'hipermur i un dels teixits de xarxa InfiniBand més grans del món. La Divisió NAS forma part de la Direcció de Tecnologia d'Exploració de la NASA i opera el Projecte de Capacitat de Computació d'Alta Gamma (HECC) de la NASA.
Història Fundació A mitjans de la dècada de 1970, un grup d'enginyers aeroespacials de l'Ames Research Center va començar a estudiar la transferència de la recerca i el desenvolupament aeroespacial de les proves costoses i que requerien molt de temps en un túnel de vent al disseny i l'enginyeria basats en la simulació utilitzant models de dinàmica de fluids computacional (CFD) en superordinadors més potents que els disponibles comercialment en aquell moment. Aquesta iniciativa va ser posteriorment anomenada Numerical Aerodynamic Simulator (NAS) Project i el primer ordinador es va instal·lar a la Central Computing Facility del Ames Research Center el 1984.
El 14 de març de 1985 va tenir lloc la primera obra d'una instal·lació de supercomputació d'última generació per tal de construir un edifici on experts en CFD, informàtics, especialistes en visualització i enginyers de xarxes i emmagatzematge poguessin estar sota un mateix sostre en un entorn col·laboratiu. El 1986, la NAS va passar a ser una divisió de la NASA de ple dret i, el 1987, el personal i l'equipament de la NAS, inclòs un segon superordinador, un Cray-2 anomenat Navier, es van traslladar a les noves instal·lacions, que es van inaugurar el 9 de març de 1987.
El 1995, NAS va canviar el seu nom a Numerical Aerospace Simulation Division, i el 2001 al nom que té avui dia.
Innovacions líders en la indústria NAS ha estat un dels principals innovadors en el món de la supercomputació, desenvolupant moltes eines i processos que s'han utilitzat àmpliament en la supercomputació comercial. Algunes d'aquestes primícies inclouen:
Va instal·lar el primer superordinador basat en UNIX de Cray Implementació d'un model client/servidor que enllaça els superordinadors i les estacions de treball per distribuir el càlcul i la visualització. Va desenvolupar i implementar una xarxa d'àrea extensa (WAN) d'alta velocitat que connecta recursos de supercomputació a usuaris remots (AEROnet) Va codesenvolupar el primer mètode de la NASA per a la distribució dinàmica de càrregues de producció entre recursos de supercomputació en ubicacions geogràficament distants (NASA Metacenter) Implementació de xarxes TCP/IP en un entorn de supercomputació Va desenvolupar un sistema de cues per lots per a superordinadors (NQS) Va desenvolupar un sistema d'emmagatzematge massiu jeràrquic basat en UNIX (NAStore) Va codesenvolupar (amb SGI) els primers superordinadors de 256, 512 i 1.024 processadors amb imatge de sistema única IRIX. Va codesenvolupar (amb SGI) els primers superordinadors de sistema únic basats en Linux amb 512 i 1.024 processadors d'imatge. Un entorn de memòria compartida de 2.048 processadors
miniatura|334x334px|Una imatge del camp de flux al voltant del vehicle de llançament del transbordador espacial que viatja a Mach 2,46 i a una altitud de . La superfície del vehicle està acolorida pel coeficient de pressió, i els contorns grisos representen la densitat de l'aire circumdant, calculada mitjançant el codi OVERFLOW.
Desenvolupament de programari El NAS desenvolupa i adapta programari per tal de "complementar i millorar la feina realitzada als seus superordinadors, incloent-hi programari per a suport de sistemes, sistemes de monitorització, seguretat i visualització científica", i sovint proporciona aquest programari als seus usuaris a través de l'Acord de Codi Obert de la NASA (NOSA).
Alguns dels desenvolupaments de programari importants de NAS inclouen:
Els NAS Parallel Benchmarks (NPB) es van desenvolupar per avaluar superordinadors altament paral·lels i imitar les característiques de les aplicacions CFD a gran escala. El Portable Batch System (PBS) va ser el primer programari de cues per lots per a sistemes paral·lels i distribuïts. Va ser llançat comercialment el 1998 i encara s'utilitza àmpliament a la indústria. PLOT3D es va crear el 1982 i és un programa de gràfics per ordinador que encara s'utilitza avui dia per visualitzar les quadrícules i les solucions de conjunts de dades CFD estructurats. L'equip PLOT3D va rebre el quart premi més gran mai atorgat pel Programa Space Act de la NASA pel desenvolupament del seu programari, que va revolucionar la visualització i l'anàlisi científica de solucions CFD en 3D. FAST (Flow Analysis Software Toolkit) és un entorn de programari basat en PLOT3D i utilitzat per analitzar dades de simulacions numèriques que, tot i que estan adaptats a la visualització CFD, es poden utilitzar per visualitzar gairebé qualsevol dada escalar i vectorial. Va ser guardonat amb el premi de programari de l'any de la NASA el 1995. INS2D i INS3D són codis desenvolupats per enginyers de NAS per resoldre equacions incompressibles de Navier-Stokes en coordenades generalitzades bidimensionals i tridimensionals, respectivament, per a flux en estat estacionari i variable en el temps. El 1994, INS3D va guanyar el premi al programari de l'any de la NASA. Cart3D és un paquet d'anàlisi d'alta fidelitat per al disseny aerodinàmic que permet als usuaris realitzar simulacions CFD automatitzades en formes complexes. Encara s'utilitza a la NASA i altres agències governamentals per provar dissenys conceptuals i preliminars d'aeronaus i naus espacials. L'equip de Cart3D va guanyar el premi de programari de l'any de la NASA el 2002. OVERFLOW (Overset grid flow solver) és un paquet de programari desenvolupat per simular el flux de fluids al voltant de cossos sòlids utilitzant equacions CFD de Navier-Stokes amb mitjana de Reynolds. Va ser el primer codi CFD de la NASA d'ús general per a sistemes de quadrícula sobreposats (Quimera) i es va publicar fora de la NASA el 1992. Chimera Grid Tools (CGT) és un paquet de programari que conté diverses eines per a l'enfocament de malla superposada Chimera per resoldre problemes CFD de generació de malles de superfície i volum; així com manipulació, suavització i projecció de malles. HiMAP Un procés d'anàlisi multidisciplinari (fluids, estructures, controls) paral·lel d'alta fidelitat de tres nivells (intra/interdisciplinari, multicas),
Història de la supercomputació Des de la seva construcció el 1987, el Centre de Supercomputació Avançada de la NASA ha allotjat i operat alguns dels superordinadors més potents del món. Molts d'aquests ordinadors inclouen sistemes de prova creats per provar nova arquitectura, maquinari o configuracions de xarxa que es podrien utilitzar a major escala. El rendiment màxim es mostra en operacions de coma flotant per segon (FLOPS). Nom OrdinadorArquitecturaPeac de RendimentCray XMP-12210.53 megaflopsNavierCray 21.95 gigaflopsChuckConvex 38201.9 gigaflopsPierreThinking Machines CM214.34 gigaflops43 gigaflopsStokesCray 21.95 gigaflopsPiperCDC/ETA-10Q840 megaflopsReynoldsCray Y-MP2.54 gigaflops2.67 gigaflopsLagrangeIntel iPSC/8607.88 gigaflopsGammaIntel iPSC/8607.68 gigaflopsvon KarmanConvex 3240200 megaflopsBoltzmannThinking Machines CM516.38 gigaflopsSigmaIntel Paragon15.60 gigaflopsvon NeumannCray C9015.36 gigaflopsEagleCray C907.68 gigaflopsGraceIntel Paragon15.6 gigaflopsBabbageIBM RS/6000 SP234.05 gigaflops42.56 gigaflopsda VinciSGI Power ChallengeSGI Power Challenge XL11.52 gigaflopsNewtonCray J907.2 gigaflopsPigletSGI Origin 2000/250 MHz4 gigaflopsTuringSGI Origin 2000/195 MHz9.36 gigaflops25 gigaflopsFermiSGI Origin 2000/195 MHz3.12 gigaflopsHopperSGI Origin 2000/250 MHz32 gigaflopsEvelynSGI Origin 2000/250 MHz4 gigaflopsStegerSGI Origin 2000/250 MHz64 gigaflops128 gigaflopsLomaxSGI Origin 2800/300 MHz307.2 gigaflops409.6 gigaflopsLouSGI Origin 2000/250 MHz4.68 gigaflopsArielSGI Origin 2000/250 MHz4 gigaflopsSebastianSGI Origin 2000/250 MHz4 gigaflopsSN1-512SGI Origin 3000/400 MHz409.6 gigaflopsBrightCray SVe1/500 MHz64 gigaflopsChapmanSGI Origin 3800/400 MHz819.2 gigaflops1.23 teraflopsLomax IISGI Origin 3800/400 MHz409.6 gigaflopsKalpanaSGI Altix 30002.66 teraflopsCray X1204.8 gigaflopsColumbiaSGI Altix 300063 teraflopsSGI Altix 470085.8 teraflopsSchirraIBM POWER5+4.8 teraflopsRT JonesSGI ICE 8200, Intel Xeon "Harpertown" Processors43.5 teraflopsPleiadesSGI ICE 8200, Intel Xeon "Harpertown" Processors487 teraflops544 teraflopsSGI ICE 8200, Intel Xeon "Harpertown"/"Nehalem" Processors773 teraflopsSGI ICE 8200/8400, Intel Xeon "Harpertown"/"Nehalem"/"Westmere" Processors1.09 petaflopsSGI ICE 8200/8400/X, Intel Xeon "Harpertown"/"Nehalem"/"Westmere"/"Sandy Bridge" Processors1.24 petaflopsSGI ICE 8200/8400/X, Intel Xeon "Nehalem"/"Westmere"/"Sandy Bridge"/"Ivy Bridge" Processors2.87 petaflops3.59 petaflopsSGI ICE 8400/X, Intel Xeon "Westmere"/"Sandy Bridge"/"Ivy Bridge"/"Haswell" Processors4.49 petaflops5.35 petaflopsSGI ICE X, Intel Xeon "Sandy Bridge"/"Ivy Bridge"/"Haswell"/"Broadwell" Processors7.25 petaflopsEndeavourSGI UV 2000, Intel Xeon "Sandy Bridge" Processors32 teraflopsMeropeSGI ICE 8200, Intel Xeon "Harpertown" Processors61 teraflopsSGI ICE 8400, Intel Xeon "Nehalem"/"Westmere" Processors141 teraflopsElectraSGI ICE X, Intel Xeon "Broadwell" Processors1.9 petaflopsSGI ICE X/HPE SGI 8600 E-Cell, Intel Xeon "Broadwell"/"Skylake" Processors4.79 petaflops8.32 petaflops AitkenHPE SGI 8600 E-Cell, Intel Xeon "Cascade Lake" Processors3.69 petaflopsNom OrdinadorArquitecturaPeac de Rendiment
Recursos d'emmagatzematge Emmagatzematge en disc El 1987, la NAS es va associar amb l'Agència de Projectes de Recerca Avançada de Defensa (DARPA) i la Universitat de Califòrnia, Berkeley, en el projecte Redundant Array of Inexpensive Disks (RAID), que pretenia crear una tecnologia d'emmagatzematge que combinés diversos components d'unitat de disc en una unitat lògica. Completat el 1992, el projecte RAID va conduir a la tecnologia d'emmagatzematge de dades distribuït que s'utilitza avui dia.
Les instal·lacions del NAS actualment allotgen emmagatzematge massiu en disc en un clúster DMF paral·lel SGI amb programari d'alta disponibilitat que consta de quatre sistemes front-end de 32 processadors, que estan connectats als superordinadors i al sistema d'emmagatzematge en cinta d'arxiu. El sistema té 192 GB de memòria per front-end i 7,6 petabytes (PB) de memòria cau de disc. Les dades emmagatzemades en disc es migren regularment als sistemes d'emmagatzematge en cinta de les instal·lacions per alliberar espai per a altres projectes d'usuari que s'executen als superordinadors.
Sistemes d'arxiu i emmagatzematge El 1987, NAS va desenvolupar el primer sistema d'emmagatzematge massiu jeràrquic basat en UNIX, anomenat NAStore. Contenia dos robots de cinta de cartutx StorageTek 4400, cadascun amb una capacitat d'emmagatzematge d'aproximadament 1,1 terabytes, cosa que reduïa el temps de recuperació de la cinta de 4 minuts a 15 segons.