AMD est au cœur du supercalculateur américain Frontier qui a évincé le japonais Fugaku en tant qu'ordinateur le plus rapide au monde

Frontier a franchi le cap de l'exaflop

Le système Frontier de l’Oak Ridge National Laboratory s’est classé n^°1 du Top500 et du Green500, avec des performances de 1,102 exaflops selon le benchmark Linpack et une efficacité énergétique de 62,68 gigaflops/watt. Cela fait du Frontier le superordinateur le plus rapide et le plus économe en énergie au monde. Il est également numéro 1 sur la liste HPL-AI, avec 6,86 exaflops de performance HPL-AI.

Le pays du soleil levant est tombé sous la puissance du supercalculateur américain. Le nouveau supercalculateur Frontier du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) a évincé le japonais Fugaku à base de puces ARM, récupérant au passage la première place du classement Top500 des systèmes connus publiquement comme étant les plus puissants au monde.

Il faut souligner que l'avance de Frontier sur la machine japonaise Fujitsu, qui est basée sur l'A64X, n'est pas étroite : le cluster a atteint des performances maximales de 1,1 exaflops selon le benchmark Linpack (qui est la norme selon laquelle les supercalculateurs sont classés depuis le milieu des années 1990) contre 442 pétaflops de performance pour Fugaku (qui était une performance suffisamment solide pour maintenir Fugaku à la première place pendant deux ans).

Frontier est donc devenu le premier supercalculateur analysé publiquement à franchir l’exaflop.

« Avec un score HPL exact de 1,102 Exaflop/s, Frontier n'est pas seulement le supercalculateur le plus puissant qui ait jamais existé, c'est aussi la première véritable machine exascale », a déclaré l'annonce du Top500.

Pour mémoire, le milliard d’instructions par seconde (gigaflops) a été dépassé en 1985 ; les 1000 milliards (téraflops) en 1997 ; le million de milliards en 2008. En 2016, le cap du pétaflops a été franchi par plus d’une centaine de machines de par le monde. L’exascale (exaflops), soit la capacité à effectuer un milliard de milliards de calculs chaque seconde, a été franchie par Frontier.

Atteindre le statut exascale est une chose, mais beaucoup s'attendaient à ce que le système Fugaku, axé sur l'efficacité, conserve son classement vert, même s'il a glissé sur le front des performances. Mais Frontier n'est pas seulement le supercalculateur connu le plus puissant, c'est aussi le plus efficace. À 52,23 gigaflops par watt, le système a également surpassé le système japonais Preferred Networks MN-3 pour prendre la tête du Green500.

« Le fait que la machine la plus rapide au monde soit aussi la plus économe en énergie est tout simplement incroyable », a déclaré Thomas Zacharia, directeur de laboratoire à l'ORNL, lors d'une conférence de presse dimanche.

Les résultats marquent un tournant pour le supercalcul américain, qui s'est affaibli ces dernières années. Les systèmes américains occupent désormais les première, quatrième, cinquième, septième et huitième places dans le top dix de la liste Top500 qui vient d'être dévoilée à l'International Supercomputing Conference.

Des équilibres de performance et d'efficacité de Frontier ont été trouvés via une plate-forme Cray EX de Hewlett Packard Enterprise (HPE). Les systèmes à refroidissement direct par liquide étaient équipés de processeurs Epyc de troisième génération d'AMD, d'accélérateurs Instinct MI250X et d'une structure d'interconnexion Slingshot-11 de 200 Gbit/seconde.

« Frontier inaugure une nouvelle ère d'informatique exascale pour résoudre les plus grands défis scientifiques du monde », a déclaré Thomas Zacharia, directeur du Oak Ridge National Lab. « Cette étape n'offre qu'un aperçu de la capacité inégalée de Frontier en tant qu'outil de découverte scientifique. Il est le résultat de plus d'une décennie de collaboration entre les laboratoires nationaux, les universités et l'industrie privée, y compris le projet de calcul exascale du DOE, qui déploie les applications, les technologies logicielles, le matériel et l'intégration nécessaires pour assurer un impact à l'exascale ».

L'étape d'aujourd'hui est l'aboutissement d'une quête commencée en 2016, lorsque le DOE a formé l'Exascale Computing Initiative (ECI) pour accélérer la recherche et le développement de systèmes exascale, faisant de cet effort une priorité pour la science et la sécurité nationale.

Voici un aperçu des points essentiels :

• Enfin, le HPC a brisé officiellement la barrière de l'exascale : la prochaine plate-forme fournit le contexte général de la réalisation de l'exascale et de son importance pour le calcul haute performance. « Certains d'entre nous attendent ce moment depuis des décennies », s'est réjoui Timothy Prickett Morgan. « Cette échelle, qui a été très coûteuse et difficile à trouver, donne aux chercheurs la possibilité de faire des simulations plus grandes et plus fines et une immense quantité de formation et d'inférence d'IA, ouvrant toutes sortes de possibilités pour l'avancement de la science et l'ingénierie ».
• Les États-Unis regagnent la première place, mais qu'en est-il de la Chine ? : La publication du Top500 est souvent vue en termes géopolitiques, et c'est l'objectif adopté par le New York Times, qui note que Frontier a renversé le système japonais Fugaku au sommet de la liste Top500. Mais le NYT note également que « Certains experts pensent que Frontier a été battu dans la course à l'exascale par deux systèmes en Chine. Les opérateurs de ces systèmes n'ont pas soumis les résultats des tests pour évaluation. Les détails des systèmes chinois ont été rapportés par plusieurs médias, notamment par Nicole Hemsoth dans un article publié en 2021 intitulé China Has Already Reached Exascale – One Two Separate Systems.
• L'heure de gloire du HPC américain ? : La note exascale de Frontier fait partie d'une résurgence plus importante pour le HPC américain, comme l'ont noté certains médias : « Les résultats marquent un tournant pour le supercalcul américain, qui s'est affaibli ces dernières années. Les systèmes américains capturent désormais les première, quatrième, cinquième, septième et huitième places dans le top dix de la liste Top500 ».
• Forte performance des processeurs AMD : le Top500 offre des droits de vantardise aux fournisseurs de matériel, et la version de juin 2022 met en évidence les gains des processeurs AMD APYC dans le HPC : « Les systèmes équipés d'AMD EPYC comprennent désormais cinq des dix meilleurs supercalculateurs au monde et dix des vingt premiers », note Toms Hardware. « En fait, l'EPYC d'AMD est désormais présent dans 94 des 500 meilleurs supercalculateurs au monde, marquant une augmentation constante par rapport aux 73 systèmes répertoriés en novembre 2021 ».
• La puissance rencontre la durabilité avec LUMI : L'un des nouveaux systèmes les plus intéressants de la liste Top500 est LUMI, qui pointe au numéro 3. Le système a été développé par l'entreprise commune EuroHPC, un consortium de 10 pays européens. Le système de 151 pétaflops devrait permettre l'innovation dans la découverte de médicaments, les soins de santé et les prévisions météorologiques. Reflétant la sensibilité verte de l'Europe, LUMI fonctionne à l'hydroélectricité 100 % renouvelable, utilise le refroidissement naturel et dispose d'un système avancé de recyclage de la chaleur, sa chaleur résiduelle étant utilisée pour le chauffage urbain local.

L'Europe monte en puissance

Les États-Unis n'étaient pas la seule région à réaliser des gains notables. L'Europe s'est également bien comportée avec le supercalculateur LUMI nouvellement déployé en Finlande qui a devancé de peu le sommet américain pour revendiquer la troisième place avec 151,9 pétaflops de performances FP64.

Pendant ce temps, le français Adastra de GENCI-CINES a remporté de justesse la 10e place avec 46,1 pétaflops de performance. Bien qu'il soit loin d'être aussi puissant que LUMI, Adastra détient toujours la distinction d'être le deuxième supercalculateur le plus puissant d'Europe.

La force relative de l'Europe dans les derniers résultats du Top500 souligne l'élan croissant autour du calcul haute performance dans la région. L'entreprise commune EuroHPC a déjà pris des mesures pour acquérir et déployer le premier système européen de classe exascale d'ici 2023.

De plus, l'Europe accueillera plusieurs projets de supercalcul à venir, notamment le très attendu supercalculateur Alps en Suisse, le supercalculateur Champollion en France et le système Leonardo de Cineca en Italie, pour n'en nommer que quelques-uns.

Des systèmes comme LUMI et Adastra illustrent également une autre tendance. Comme Frontier, ils sont basés sur la plate-forme entièrement AMD Cray EX de HPE utilisant les processeurs Epyc de troisième génération et les GPU Instinct du fabricant de puces.

HPE a construit quatre des 10 meilleurs dans le classement de ce printemps, a déclaré Justin Hotard, vice-président exécutif et directeur général du HPC et de l'IA chez HPE, vantant la force des systèmes Cray basés sur AMD de la société.

Bien qu'elle n'ait lancé ses GPU MI250X que l'automne dernier, les puces d'AMD ont dominé le Top500, avec ses processeurs au cœur de la moitié des 10 systèmes les plus puissants.

La Chine est loin d'être en reste

Intel n'a alimenté qu'un seul des 10 meilleurs systèmes. Le chinois Tianhe-2A a utilisé les anciens processeurs Xeon E5-2692v2 Ivy Bridge du fabricant de puces fonctionnant avec ses accélérateurs TH Express-2 et Matrix-2000 pour revendiquer la 9e place avec 61,4 pétaflops de performances de pointe.

Alors que les systèmes basés sur Intel sont rares dans le top 10, la Chine s'en est mieux tirée, avec son supercalculateur Sunway TaihuLight occupant la sixième place.

Comme Fugaku, vous ne trouverez aucun matériel de base sous le couvercle. TaihuLight est basé sur une architecture entièrement personnalisée, ce qui lui a permis d'atteindre 93 pétaflops de performances de pointe.

Malgré l'avance de l'Amérique dans le Top500, il convient de noter que la Chine a déjà dépassé la barrière de l'exaflop. Deux systèmes à surveiller sont le Sunway Oceanlite – le successeur de TaihuLight – et le Tianhe-3, qui auraient tous deux atteint 1,3 exaflops de performances dans le benchmark Linpack.

Si ces systèmes faisaient leur chemin dans le classement, le Top500 de cet automne pourrait être très différent.

Mais alors que les systèmes exascale continueront de faire la une des journaux pour les années à venir, ce n'est qu'un autre poteau d'objectif sur le chemin de zettascale, et même ce ne sera pas la dernière frontière.

Un résumé du système au Top10

1. Frontier est le nouveau système n^°1 du TOP500. Ce système HPE Cray EX est le premier système américain dont les performances de pointe dépassent un ExaFlop/s. Il est actuellement en cours d'intégration et de test à l'ORNL du Tennessee, aux États-Unis, où il sera exploité par le Department of Energy (DOE). Il a actuellement atteint 1,102 Exaflop/s en utilisant 8 730 112 cœurs. La nouvelle architecture HPE Cray EX combine des processeurs AMD EPYC^™ de 3e génération optimisés pour le HPC et l'IA avec des accélérateurs AMD Instinct^™ 250X et une interconnexion Slingshot-11.
2. Fugaku, désormais le système n^°2, est installé au RIKEN Center for Computational Science (R-CCS) à Kobe, au Japon. Il dispose de 7 630 848 cœurs, ce qui lui a permis d'atteindre un score de référence HPL de 442 Pflop/s. Cela le place 3 fois devant le système n^°3 de la liste.
3. Le nouveau système LUMI, un autre système HPE Cray EX installé au centre EuroHPC de CSC en Finlande, est le nouveau n^°3 avec une performance de 151,9 Pflop/s juste devant le n^° 4. L'entreprise commune européenne de calcul à haute performance (EuroHPC JU ) met en commun des ressources européennes pour développer des supercalculateurs Exascale haut de gamme pour le traitement du big data. L'un des supercalculateurs paneuropéens pré-Exascale, LUMI, se trouve dans le centre de données de CSC à Kajaani, en Finlande.
4. Summit, un système construit par IBM à l'ORNL dans le Tennessee, aux États-Unis, est désormais classé au 4e rang mondial avec une performance de 148,8 Pflop/s sur la référence HPL qui est utilisée pour classer la liste TOP500. Summit compte 4 356 nœuds, chacun abritant deux processeurs Power9 avec 22 cœurs et six GPU NVIDIA Tesla V100, chacun avec 80 multiprocesseurs de streaming (SM). Les nœuds sont reliés entre eux par un réseau EDR InfiniBand à double rail Mellanox.
5. Sierra, un système du Lawrence Livermore National Laboratory, Californie, États-Unis, est au n ° 5. Son architecture est très similaire aux systèmes n ° 4 Summit. Il est construit avec 4 320 nœuds avec deux processeurs Power9 et quatre GPU NVIDIA Tesla V100. Sierra a atteint 94,6 Pflop/s.
6. Sunway TaihuLight est un système développé par le Centre national chinois de recherche sur l'ingénierie et la technologie informatiques parallèles (NRCPC) et installé au Centre national de calcul intensif de Wuxi, dans la province chinoise du Jiangsu. Il est classé n°6 avec 93 Pflop/s.
7. Perlmutter au n ° 7 est basé sur la plate-forme HPE Cray "Shasta" et un système hétérogène avec des nœuds basés sur AMD EPYC et 1536 nœuds accélérés NVIDIA A100. Perlmutter atteint 64,6 Pflop/s
8. Maintenant au n ° 8, Selene est un NVIDIA DGX A100 SuperPOD installé en interne chez NVIDIA aux États-Unis. Le système est basé sur un processeur AMD EPYC avec NVIDIA A100 pour l'accélération et un Mellanox HDR InfiniBand comme réseau et atteint 63,4 Pflop/s.
9. Tianhe-2A (Milky Way-2A), un système développé par l'Université nationale des technologies de la défense (NUDT) de Chine et déployé au National Supercomputer Center de Guangzhou, en Chine, est désormais répertorié comme le système n ° 9 avec 61,4 Pflop/s.
10. Le système Adastra installé à GENCI-CINES est nouveau dans la liste au n°10. Il s'agit du troisième nouveau système HPE Cray EX et du deuxième système le plus rapide d'Europe. Il a atteint 46,1 Pflop/s.

Source : Top500