Sciences & Techniques : Supercalculateurs, les États-Unis N°1 avec le Cray XK7 Titan

Sciences & Techniques : Supercalculateurs, les États-Unis N°1 avec le Cray XK7 Titan

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Le supercalculateur XK7 Titan repose sur une architecture hybride qui associe 299.008 processeurs AMD Opteron avec 18.688 processeurs graphiques Nvidia Tesla K20. Une solution destinée à augmenter la puissance de calcul sans faire grimper la consommation énergétique.

Le deuxième classement annuel Top 500 des
supercalculateurs les plus puissants du moment voit les États-Unis maintenir leur domination avec le Cray XK7 Titan
et ses 17,59 pétaflops de puissance de calcul. Basé au laboratoire national d’Oak Ridge, Titan servira notamment aux recherches sur les propriétés magnétiques des matériaux, la combustion du carburant, le nucléaire et le climat.

L'année 2012 aura vu la domination totale des États-Unis en matière de supercalculateurs. Après avoir repris la première place du classement Top 500 en juin dernier avec le système BlueGene/Q Sequoia d’IBM, ils la conservent avec un autre supercalculateur, le XK7 Titan de Cray. Selon le dernier classement Top 500 de novembre, Titan est le nouveau numéro un avec une puissance de calcul de 17,59 pétaflops
(c'est-à-dire 17,59 millions de milliards de flops, floating-point operations per second, opérations en virgule flottante par seconde) mesurée avec le Benchmark Linpack.

Ce monstre de puissance embarque 299.008 processeurs AMD Opteron dotés de 16 cœurs chacun combinés avec 18.688 processeurs graphiques NVidia Tesla K20. Cette architecture hybride permet de surmonter les limites inhérentes à la puissance et l’espace physique nécessaire pour déployer une telle installation.

La consommation d’énergie est l’autre facteur qui conditionne l’évolution des supercalculateurs. « Ajouter des centaines de milliers de cœurs de calcul a ses limites, pour une raison principale, qui est que les processeurs sont rapides mais
gourmands en énergie. Pour que les supercalculateurs puissent évoluer dupétaoctet vers la classe exascale [avec une une puissance d'au moins unexaflops, NDLR], ils doivent devenir plus économes en énergie », explique le laboratoire national d’Oak Ridge (Tennessee) où est installé Titan. Et d’ajouter : « Parce qu’ils gèrent des centaines de calculs simultanément, les processeurs graphiques (Graphic Processing Unit ou GPU) peuvent en traiter beaucoup plus que les processeurs centraux sur un temps donné ». Résultat, Titan est en deuxième position au classement du meilleur rapport puissance/consommation avec 2.450 mégaflops/watt.

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Le supercalculateur XK7 Titan conçu par Cray et installé au
laboratoire national d’Oak Ridge aux États-Unis dans le Tennessee. Il délivre une puissance de calcul de 17,59 pétaflops qui peut aller jusqu’à 27 pétaflops en pointe théorique.

La France hors du top 10 des supercalculateurs

Comme c’est généralement le cas avec les supercalculateurs, le laboratoire d’Oak Ridge compte se servir de Titan pour mener des simulations de grande ampleur dans plusieurs domaines scientifiques comme les propriétés magnétiques des matériaux afin de faire avancer les travaux sur les futurs moteurs électriques, la combustion du carburant pour améliorer le rendement des moteurs à explosion, le nucléaire avec pour objectif de prolonger la durée de vie des réacteurs, ou encore le climat.

Si l’on se penche sur le reste du classement Top 500, on constate que les États-Unis placent 5 supercalculateurs dans les 10 premières places (N°1, 2, 4, 7 et 10). Derrière, c’est le Japon qui fait meilleure figure avec le K conçu par Fujitsu.

L’Allemagne place deux supercalculateurs dans le top 10 aux 5^e et 6^e rangs avec les Juqueen BlueGeneQ et le SuperMUC
d’IBM. Ce dernier est pour l’instant le supercalculateur le plus
puissant d’Europe et surtout le plus écologiste grâce à un système de refroidissement par eau qui permet d’économiser 40 % d’énergie. La France quant à elle a quitté le top 10, rétrogradée à la 11^e place avec le Curie Thin nodes installé au CEA de Bruyères-le-Châtel.


Dans sa synthèse de présentation du classement, l’organisation Top 500 souligne que 23 supercalculateurs ont atteint ou
dépassé le pétaflop, 4 ans et demi après le premier exemplaire à avoir franchi ce seuil. Les systèmes équipés de processeurs multicœur sont majoritaires avec 84,6 % des 500 supercalculateurs recensés équipés de puces à six cœurs ou plus. Intel équipe 76 % des systèmes suivi d’AMD (12 %) et d’IBM (10,6 %).


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