ExaFLOPS

A ca­pa­ci­dade de pro­ces­sa­mento dos com­pu­ta­do­res modernos é medida em FLOPS: unidade que indica o número de operações de ponto flutuante re­a­li­za­das por segundo. Sistemas de altíssimo de­sem­pe­nho atingem a faixa dos ExaFLOPS, ou seja, um quin­ti­lhão (10¹⁸) de operações por segundo. Essa potência de cálculo é essencial para tarefas com­pu­ta­ci­o­nal­mente complexas.

O que são FLOPS e para que servem?

A sigla FLOPS significa Floating Point Operations per Second (operações de ponto flutuante por segundo). Ela indica quantas operações com números decimais um com­pu­ta­dor consegue realizar a cada segundo. A arit­mé­tica de ponto flutuante é fun­da­men­tal para cálculos ci­en­tí­fi­cos, si­mu­la­ções, in­te­li­gên­cia ar­ti­fi­cial (IA) e outras apli­ca­ções com alta demanda com­pu­ta­ci­o­nal.

Diferente das operações com números inteiros, os números de ponto flutuante permitem re­pre­sen­tar e manipular valores decimais com alta precisão.

A medição do de­sem­pe­nho em FLOPS é feita por meio de ben­ch­marks es­pe­ci­a­li­za­dos, que avaliam quantas operações de ponto flutuante são exe­cu­ta­das por segundo. Softwares como LINPACK ou HPCG são comumente uti­li­za­dos, pois realizam cálculos ma­te­má­ti­cos complexos e simulam cenários realistas. No entanto o de­sem­pe­nho real pode variar conforme a con­fi­gu­ra­ção de hardware, oti­mi­za­ções de software e o tipo de cálculo envolvido.

Quantos FLOPS equivalem a um ExaFLOP?

Um ExaFLOPS equivale exa­ta­mente a 10¹⁸ FLOPS, ou seja, um quin­ti­lhão de operações de ponto flutuante por segundo. Para efeito de com­pa­ra­ção:

• 1 PetaFLOP = 10¹⁵ FLOPS → mil vezes menor que um ExaFLOP
• 1 TeraFLOP = 10¹² FLOPS → um milhão de vezes menor que um ExaFLOP

Outras unidades de FLOPS e como convertê-las para ExaFLOPS

Existem várias unidades derivadas de FLOPS, que se di­fe­ren­ciam pela quan­ti­dade de operações por segundo:

Essas unidades facilitam a com­pa­ra­ção entre di­fe­ren­tes sistemas com­pu­ta­ci­o­nais.

Quantos FLOPS os com­pu­ta­do­res e GPUs modernos podem alcançar?

Os su­per­com­pu­ta­do­res mais potentes da atu­a­li­dade já operam na casa dos ExaFLOPS. O primeiro su­per­com­pu­ta­dor a atingir esse patamar foi o Tianhe-3, de­sen­vol­vido pelo Centro Nacional de Su­per­com­pu­ta­ção de Guangzhou, na China, com ca­pa­ci­dade de até 1,7 ExaFLOPS. Outros sistemas, como o norte-americano Frontier, também alcançam essa ordem de grandeza.

As GPUs de última geração, usadas prin­ci­pal­mente em jogos e apren­di­zado de máquina, também apre­sen­tam de­sem­pe­nho im­pres­si­o­nante, embora ainda estejam longe dos ExaFLOPS:

NVIDIA RTX 4090: Cerca de 82 TeraFLOPS (0,000082 ExaFLOPS) em cálculos FP32; com over­cloc­king (aumento da frequên­cia do pro­ces­sa­dor) pode ul­tra­pas­sar 1.000 TeraFLOPS NVIDIA H100 SXM: Apro­xi­ma­da­mente 989 TeraFLOPS (0,000989 ExaFLOPS) em cálculos FP32 com Tensor Cores NVIDIA A30: Cerca de 10,3 TeraFLOPS (0,0000103 ExaFLOPS) em FP32 AMD Radeon RX 7900 XTX: Em torno de 61 TeraFLOPS (0,000061 ExaFLOPS) para cálculos FP32

Enquanto as GPUs são oti­mi­za­das para pro­ces­sa­mento paralelo em tarefas como in­te­li­gên­cia ar­ti­fi­cial e ren­de­ri­za­ção gráfica, os su­per­com­pu­ta­do­res são voltados para si­mu­la­ções ex­tre­ma­mente complexas uti­li­za­das na ciência e na indústria.