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SuperComputing SC06 à Tampa




Jean-Claude BERNEY



Du 11 au 17 novembre 2006 a eu lieu la grande messe mondiale du HPC (High Performance Computing), networking et storage à Tampa en Floride. Cet événement a réuni 9’000 participants, 250 stands d’exposition et des centaines de présentations (voir le site officiel www.sc06.org).
Cette année, la conférence tirait son inspiration de la citation suivante d’Albert Einstein : « Computers are incredibly fast, accurate, and stupid ; humans are incredibly slow, inaccurate and brilliant ; together they are powerful beyond imagination. »
Pour illustrer cette affirmation, le conférencier principal, Ray Kurzweil [1], croit que l’évolution des technologies de l’information va permettre de compenser nos limitations biologiques (transmission de l’information par des messagers chimiques trop lents) dans les quelques dizaines d’années à venir. À partir de 2013, une machine de 10 Pétaflops [2] sera capable de simuler le fonctionnement du cerveau humain, donnant accès au software de notre intelligence (www.kurzweilai.net). Nous allons intégrer ces machines à nous-mêmes afin d’étendre notre intelligence. À partir de 2045, Kurzweil extrapole, que notre intelligence non biologique sera un milliard de fois plus puissante que l’intelligence humaine ...
La vidéo présentée en ouverture de la conférence est à disposition sur le site de la conférence (sc06.supercomputing.org/video.php). Elle donne une très bonne idée des challenges du HPC.
Autant le dire tout de suite, il n’y a pas eu d’annonces fracassantes. Les superordinateurs vont encore utiliser le silicium pour un bon bout de temps (il n’y a eu aucune présentation sur les ordinateurs quantiques ou optiques). Tout le monde souhaiterait que la loi de Moore reste valable encore le plus longtemps possible et, pour cela, chacun essaie d’en donner sa propre définition. La version qui devrait encore se vérifier quelques années est la suivante : le nombre de transistors présents dans une puce double tous les 18 mois. Le nombre de cores dans chaque processeur devrait donc suivre quasiment la même évolution (Intel a profité de SC06 pour présenter son quad-core). Par contre, la fréquence, elle, ne va pas augmenter de façon significative ces prochaines années (augmentation d’environ 1 GHz par année) à cause des problèmes de production de chaleur. La question principale qui se pose concernant la puissance des superordinateurs de ces prochaines années est la suivante : quelle puissance de calcul maximale est-il possible d’obtenir avec 2 mégawatts de puissance électrique ...
Les perspectives d’augmentation de puissance de chaque core dans les CPU n’étant pas très élevées, beaucoup se tournent vers des architectures originales afin de pallier ce déficit. Les solutions les plus en vue sont :

  • les cartes accélératrices comme ClearSpeed ;
  • les GPU. La notion de GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units) apparaît. Les leaders sont évidemment ATI (récemment racheté par AMD) et NVIDIA ;
  • le FPGA (Field Programmable Gate Arrays) avec par exemple Mitrion. Cray et SGI proposent également des solutions ;
  • le processeur Cell (celui que l’on trouve dans la Playstation 3).

Les gains de performance potentiels sont d’un ou deux ordres de grandeur pour certaines opérations, mais cela au prix d’une grande difficulté ou complexité sur le plan logiciel.
Le processeur Cell développé conjointement par IBM, Sony et Toshiba a été une des grandes vedettes de SC06. Actuellement, ce processeur est pénalisé au niveau du calcul double précision (64 bits), mais cela changera début 2008. La puissance espérée est de 256 Gigaflops et 1 Téraflops en 2010.
Pour être financièrement viable, le HPC doit pouvoir s’appuyer sur un marché de masse (comme avec le processeur Cell) ou alors bénéficier des subventions du gouvernement américain (Cray, ...). La dernière victime de ce principe est SGI qui renonce à développer de nouveaux systèmes graphiques et qui se focalise sur le stockage et son architecture à mémoire partagée NUMA.
IBM présentait sur son stand une carte mère du futur BlueGene/P prévu pour fin 2007. Cela devrait être la première machine à dépasser le Pétaflops. Pour cela, il faudra 72 racks ...
Une entreprise, SiCortex, essaie de marcher sur les traces de BlueGene en misant sur des processeurs très peu gourmands en énergie. Le cluster le plus puissant proposé comprend 5832 processeurs MIPS de 1 Gigaflops consommant chacun 600 milliwatts.
Perspectives pour 2020 : trois représentants des grands centres de calcul se sont livrés à l’exercice d’imaginer les superordinateurs de l’an 2020. Tous sont d’accord sur le fait que le nombre de cores par processeur va augmenter (40-80). Cela conduira inévitablement à des problèmes de bande passante mémoire. Un modèle de mémoire hiérarchique, exploitant la localité, sera indispensable et d’autres solutions hardware/software devront être mises en jeu pour résoudre la disparité bande passante mémoire - CPU. Les modèles logiciels devront évoluer pour tirer avantage du parallélisme croissant. Tout cela promet de grandes difficultés sur le plan du développement des logiciels.
Sur le plan du stockage, le même problème de bande passante se présente, une solution hiérarchique avec de la mémoire flash et des disques de plusieurs dizaines de TB de capacité devraient s’imposer.
L’EPFL était aussi présente à SC06 par l’intermédiaire du Professeur Markram qui a fait une présentation très spectaculaire de l’ambitieux projet BlueBrain.
Durant SC06, les HPCwire 2006 Awards ont primé plusieurs solutions utilisées à l’EPFL : Dalco, Panasas, Cisco, EMC, Portland Group PGI Visual Fortran (www.taborcommunications.com/hpcwire/rca06/index.html).

[1] Ray Kurweil est l’un des inventeurs-informaticiens les plus primés des Etats-Unis, un des papes de l’intelligence artificielle.

[2] 1 pétaflop = 1015 opérations à virgule flottante par seconde



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