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TOP500 : un supercalculateur japonais basé sur le système ARM est en tête dans le monde,
Alors qu'une autre révolution est prévue 2021 : l'Exascale

Le , par Stan Adkens

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Les responsables de la célèbre liste TOP500 des supercalculateurs les plus puissants au monde ont publié la traditionnelle édition de novembre de ce classement, la 56e édition du TOP500. Le classement reste toujours dominé depuis le mois de juin par le Fugaku de Fujitsu, un supercalculateur qui est basé sur des processeurs ARM. Mais un détail plus important est que les ordinateurs "exascales" doivent arriver en 2021 aux États-Unis et en Chine. Les développeurs sont par ailleurs invités à rendre ces systèmes conviviaux et accessibles.

Le TOP500 est toujours dominé par le supercalculateur Fugaku de Fujitsu, qui tient la tête depuis le mois de juin. Le Fugaku est trois fois plus rapide que son plus proche rival, le Summit d’IBM. Ce dernier Top500 montre que la concurrence entre les systèmes marque le pas : c’est la première fois depuis la création de ce classement qu’il y a aussi peu d’entrées dans la liste. La mise à jour qui a lieu deux fois par an en juin et novembre depuis 1993 permet de suivre l'évolution des performances et de l'architecture des supercalculateurs. Deux entrants se hissent d’emblée dans le Top 10 : le supercalculateur Juwels Booster Module et le Dammam-7 de Saudi Aramco.


Si Fugaku, avec ses 442 pétaflops, mène à nouveau la course en tête au deuxième semestre 2020, en 2021, nous aurons enfin le tant attendu superordinateur "exascale" avec lequel une puissance d'un exaflop (1 000 pétaflops) sera dépassée. Le segment est toujours dominé par les processeurs x86 d'Intel et d'AMD, mais ARM commence à gagner des parts de marché et, dans les années à venir, on s'attend à ce que de plus en plus de supercalculateurs soient équipés de puces basées sur cette architecture.

Les supercalculateurs "exascales" arriveront en 2021

Jack Dongarra, l'un des universitaires à l'origine du classement semestriel et directeur du Innovative Computing Laboratory de l'université du Tennessee, a indiqué qu'en 2020, un certain « aplatissement de la courbe des performances » a été constaté en raison du ralentissement de la loi de Moore et du ralentissement du taux de remplacement des anciens systèmes. Selon la loi de Moore, le nombre de transistors d'un processeur double tous les deux ans environ, mais ce progrès se heurte aujourd'hui à des obstacles technologiques.

Bien qu'il y ait des limites physiques à la technologie des processeurs, il y a une grande marge de manœuvre pour se développer. « Il y a des limites à la technologie des processeurs, mais il y a beaucoup de place pour se développer », a déclaré Dongarra. « Il ne s'agit pas seulement du processeur ; nous nous adaptons en développant de meilleurs algorithmes et systèmes logiciels pour faire face à la situation », a-t-il ajouté, selon la société Techtarget.

Pendant ce temps, les premiers systèmes à l'échelle de l’exascale devraient arriver en 2021. L'un d'eux sera le superordinateur Frontier de Cray Inc. installé au Oak Ridge National Laboratory, aux États-Unis, et qui utilisera des puces AMD. Un système exascale peut atteindre un quintillion de calculs - c'est-à-dire "1" suivi de 18 zéros - par seconde.

Il y a un réel besoin de puissance de calcul à l'échelle de l’exascale, en particulier pour traiter les énormes ensembles de données créés par la science du climat, a déclaré Bjorn Stevens, professeur à l'Institut Max Planck de météorologie à Hambourg, en Allemagne. Le professeur Stevens plaide pour que les systèmes exascales soient abordables. Lors de son discours d'ouverture à la conférence internationale sur le calcul haute performance SC20, Stevens a souligné que ces énormes supercalculateurs doivent être accessibles à un large éventail de personnes.

Les décideurs politiques doivent « étudier les conséquences de leurs actions, de leurs politiques » pour comprendre, par exemple, « comment les changements dans l'agriculture affecteront la sécurité alimentaire en Afrique, ou comment les changements liés au réchauffement affecteront les inondations en Europe du Nord », a déclaré Stevens.

« C'est ce que nous devons faire », a déclaré Stevens, implorant son auditoire virtuel de vendeurs de HPC et de chercheurs de SC20 de rendre les systèmes exascales largement utilisables.

La Chine a déjà trois projets de systèmes exascales en cours et l'un d'entre eux devrait être lancé l'année prochaine. L’Europe est un peu plus lente, et des projets "pré-exascale" sont lancés avec des conceptions qui peuvent ensuite être mises à l'échelle pour atteindre ces performances. D'ici à la fin 2021, il pourrait y avoir huit systèmes de ce type en Europe, et l'un d'entre eux est celui qui permettra à la Finlande de disposer d'un supercalculateur de 550 pétaflops grâce à un investissement européen de 135 millions d'euros, a rapporté Techtarget.

L'approche ARM à l'horizon du calcul de haute performance

« C'est vraiment une concurrence mondiale », a déclaré Steve Conway, conseiller principal en dynamique du marché du HPC chez Hyperion Research. Selon Conway, les puces x86 dominent toujours le domaine de calcul haute performance et continueront probablement à le faire pendant les cinq prochaines années.

Bien que les processeurs à architecture x86 / x86-64 dominent ce segment, les progrès d'ARM ont été intéressants, notamment avec l'apparition de ce superordinateur japonais que Fujitsu a développé et dans lequel sont utilisés ses propres processeurs ARM A64FX. Dans ce gigantesque supercalculateur situé dans le RIKEN Center for Computational Center (R-CCS) dans la ville de Kobe, il y a jusqu’à 7 630 848 coeurs de processus, et grâce à cela, Fugaku triple la puissance du deuxième classé, le supercalculateur américain Summit avec 148,8 pétaflops.

Les propositions d'ARM commencent à attirer l'attention. Les responsables de l'ARM ont eux-mêmes indiqué en juin 2019 qu'il y a déjà plusieurs systèmes dans la liste du TOP500 et l'on s'attend à ce que l'attrait de ces systèmes gagne des entiers. Les puces ARM sont personnalisables, ce qui est intéressant pour les développeurs de systèmes qui ont des cas d'utilisation spécialisés, comme le développement de l'intelligence artificielle, a déclaré Conway.

En fait, les promesses et les attentes générées par l'adoption des puces ARM dans les nouveaux Mac mini, MacBook Air et MacBook Pro 13 avec des processeurs Apple M1 confirment ce regain d'intérêt pour une architecture qui jusqu'à présent se limitait à nos appareils mobiles, mais qui soulève une révolution à la fois dans l'informatique de bureau et la superinformatique. Le temps nous dira jusqu'où ces conceptions peuvent aller.

Classé deuxième sur la liste du Top500 de novembre, le Summit utilise les CPU Power9 d’IBM et les GPU Nvidia Tesla V100. Il se trouve au laboratoire national d'Oak Ridge, dans le Tennessee. La troisième place est revenue au supercalculateur Sierra, qui utilise également les GPU Power9 et Nvidia, à environ 95 pétaflops. Il se trouve au Lawrence Livermore National Laboratory à Livermore, en Californie.

En quatrième position, le Sunway TaihuLight du Centre national chinois de recherche en ingénierie et technologie informatique parallèle, installé au National Supercomputing Center de Wuxi. Il utilise la technologie chinoise, les processeurs Sunway SW26010. Il s'agit d'un système à 93 pétaflops.

Parmi les deux nouveaux entrants dans le Top10, le supercalculateur Juwels Booster Module fait une arrivée fracassante dans le Top500, puisqu’il se classe d’entrée de jeu à la 7e place de la liste. La machine Bull Sequana construite par Atos utilise des processeurs AMD Epyc associés à des GPU Nvidia A100 pour l'accélération. Son architecture est donc proche de celle du Selene. Installé au Forschungszentrum Jülich en Allemagne, il possède 449 280 cœurs et un score HPL de 44,1 pétaflops, ce qui en fait le supercalculateur le plus rapide d'Europe.

Le deuxième nouveau système entant en tête de liste est baptisé Dammam-7, qui est classé 10e. Il est installé chez Saudi Aramco en Arabie Saoudite et est le deuxième supercalculateur commercial dans le top 10 actuel. Le système HPE Cray CS-Storm utilise des CPU Intel Gold Xeon et des GPU NVIDIA Tesla V100. Il a atteint 22,4 pétaflops sur le benchmark HPL.

Source : TOP500

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