Treballs premiats

Construcció d’un superordinador basat en Raspberry Pi

Construcció d’un superordinador basat en Raspberry Pi

Detall

Àmbit temàtic: ENGINYERIA I ARQUITECTURA
Edició: Premiats 2017

Centre: Institut Menéndez y Pelayo, Barcelona
Autor/s autora/es: Artur Alcázar Tello, Daniela Zhao
Nivell educatiu: Segon de batxillerat
Tutors/es: Joan Verdaguer Codina


Compartiu aquest projecte

Objectius

Per començar, un dels objectius com alumnes era fer el TR i treure una bona nota, per això vam escollir un tema que donés força de si i ens vam plantejar, ja que els components electrònics són cada cop més accessibles, si ens podríem construir el nostre propi equip d’alta tecnologia: el tema d’un beowulf ja el portava de cap el nostre tutor per les possibilitats que oferia i al final ens vam decidir a tirar-ho endavant.
A partir d’aquir vam decidir fixar com a objectiu principal que havia d’estar orientat a formar alumnes de l’ESO i/o batxillerat per explicar i/o iniciar-los en la supercomputació, i que per tant també havia de ser fàcil de muntar i/o transportar i/o reproduir per a qualsevol professor interessat en ell. Seguint aquesta premisa vam establir que només utilitzaríem RPi i que el seu nombre seria 4 ja que dues són poques i vuit ja era massa farragós.
En efecte, hi ha beowulfs amb un nombre de RPi més gran, i l’explicació rau que qui els ha muntat són professors d’universitat per un exercici universitari a nivell de grau o postgrau, ara bé, aquestes condicions no són possibles a nivell d’ESO i/o batxillerat.
En conseqüència aquestes limitacions venen fixades principalment perquè tot el muntatge i la demostració del beowulf s’ha de poder fer en una hora de classe.

Metodologia

Primer de tot vam començar a treballar amb una sola RPi per començar a familiaritzar-nos amb l’entorn i el seu funcionament. Un cop assolides aquestes competències bàsiques vam començar a buscar informació sobre clústers i superordinadors, els mètodes de comunicació entre ordinadors i el programari necessari per connectar les plaques. Paral·lelament vam començar a treballar en el muntatge del beowulf i el disseny de l’estructura que aglutinaria tots els components.
Vam concloure que la millor opció era connectar les plaques a través del cable de xarxa (connector RJ-45) i vam procedir a establir la comunicació entre les plaques; vam acabar de dissenyar la disposició de l’estructura, ens vam muntar un sistema de refrigeració i un sistema d’alimentació per a les quatre plaques, el ‘router’ i els ventiladors.
Finalment vam aconseguir que les plaques ‘slave’ executessin les ordres de la placa ‘master’ però sense aconseguir que funcionessin conjuntament per resoldre un problema per culpa de la negativa del centre a la nostra assistència a unes activitats del BSC que coincidien amb algunes hores de classe. Finalment vam presentar el TR al novembre però no va ser fins l’abril següent, en vacances de setmana santa, que en una altra jornada del BSC vam aconseguir executar un programa en paral·lel amb èxit.

Conclusions

Per començar hem aconseguit confirmar la nostra hipòtesi: és possible muntar-se un equip d’alta tecnologia a casa sense grans coneixements previs. Per altra banda hem assolit tots els objectius fixats:
El cost del dispositiu és assequible per a qualsevol centre de secundària, el seu muntatge tampoc és excessivament complex i la seva programació és relativament senzilla, seguint la guia que hem elaborat. Encara que potser no seria possible posar-lo en marxa amb una sola hora de classe, sí que es podria aconseguir amb dues o tres; un temps molt assequible tenint en compte que s’aconsegueix un superordinador real i funcional.
La seva viabilitat tècnica en l’àmbit docent queda provada i a més també queda obert un gran projecte pedagògic: transversal en assignatures, fomentant així la formació STEAM, que contribueix a formar tots els alumnes en la tecnologia i la programació a fi de preparar-los per un món laboral on saber programar i fer anar tot tipus de dispositius electrònics serà pràcticament imprescindible.
En definitiva, el beowulf passa a ser una eina sumament útil dins de l’ensenyament per a secundària i/o batxillerat.