HPE annonçait récemment The Machine, un ordinateur dit orienté mémoire. Retour sur une évolution qui devrait permettre d’attendre l’arrivée de nouvelles technologies

L’architecture de ce nouvel ordinateur (HPE dévoile un prototype de sa Machine orientée donnée) est organisée sur d’un côté des processeurs spécialisée et de l’autres un pool de mémoire baptisée mémoire universelle connectés par une bus ultra rapide basé sur ces composants de type photonics.

Le développement des ordinateurs orientés mémoire modifie les fondements sur lesquels les serveurs étaient conçus depuis des décennies. Le traitement réalisé par les serveurs traditionnels ne peut suivre le rythme causé par l’explosion des données. On a assisté à une course entre la puissance des processeurs et les capacité mémoire en mettant l’accent sur le premier paramètre mais les limites de la loi de Moore et de la physique s’impose désormais aux développeurs des nouvelles architectures. C’est ce que rappelait récemment Thierry Breton, Pdg d’Atos lors de la présentation du Digiworld de l’Idate : « Nous avons encore un ou deux tours de loi de Moore pour arriver aux 5nm. C’est alors qu’il faudra envisager de nouvelles technologies parmi lesquelles l’informatique quantique est un très sérieux candidat ». Atos via Bull rachetée en 2015 est désormais le seul constructeur ordinateur qui travaille sur cette technologie. Mais d’ici là, l’informatique orientée mémoire pourra prendre le relais. Pour Robert Francis Group, les ordinateurs orientés mémoire permettront de faire le lien entre les serveurs d’aujourd’hui et les ordinateurs quantiques dont on voit les premières réalisations mais qui, selon le cabinet ne devraient commercialement disponibles avant une dizaine d’années.

Dans les ordinateurs traditionnels, plus de 90 % des ressources sont consommées dans les mouvements des données entre les processeurs et le stockage. L’arrivée des baies 100 % Flash et des cartes PCIe a amélioré les performances du stockage mais ne résout par ce problème de transfert permanent des données.

The Machine, un nouveau serveur

Après 14 ans de recherche, HPE a finalement dévoilé son ordinateur orienté mémoire baptisé The Machine. Les principaux composants de ce serveur de nouvelle génération sont une mémoire rapide et persistante ; Une mémoire rapide organisée en réseau ; des traitements spécialisés en fonction des tâches à réaliser ; Et des logiciels adaptés. Le prototype de la première génération de la machine contient160 To de mémoire organisée en topologie réseau de type Fabric par 1280 cœurs implantés sur des processeurs ARM – 40 processeurs comportant 32 cœurs chacun – sont répartis sur quatre enceintes Apollo 6000 – re liés à l’aide d’une interconnexion photonique en réseau à 100 Gbit/s. Cette architecture pourra supporter 4 096 Yottabytes de mémoire (1 Yo = 1024 octets). Pour cette architecture, HPE a développé des centaines des milliers de nouvelles lignes de code implanté directement dans le firmware, adapté un système d’exploitation Linux, des logiciels systèmes optimisés.

Une partie du système développé par HPE est la nouvelle norme de communication / interconnexion du consortium Gen-z qui regroupe de nombreux acteurs IT tels que AMD, ARM, Cray, Dell EMC, HPE, Huawei, IBM, Lenovo, Mellanox Technologies, Micron, Red Hat, Samsung, Seagate, SK hynix, Western Digital and Xilinx. Les spécifications développées par Gen-z incluent une nouvelle sémantique pour les opérations mémoire- (lire et écrire) et un ensemble d’opérations de contrôle (y compris les verrous et le mouvement des mémoires tampons).  Les spécifications incluent également une description haut niveau d’abstraction conçus pour masquer les microarchitectures.

Cette architecture est conçue pour permettre le traitement de vastes quantités de données en mémoire directement par les processeurs et les sous-systèmes d’E / S grâce à des solutions de transfert de données à forte bande passante et à faible latence. Parmi les autres composants de l’architecture, il faut mentionner une sécurité avancée et des solutions d’intelligence artificielle basée sur le deep learning.

Ces nouvelles architectures permettront de traiter de nouvelles applications telles que la simulation, la modélisation, l’analytics temps réel, l’Internet des objets… L’ordinateur The Machine permettra d’évoluer vers les machines dites exascale.

Cas d’utilisation de The Machine

HPE a mené un certain nombre de projets de programmation développés spécialement pour des ordinateurs orientés mémoire qui permettront de vérifier ce qu’il est possible de réaliser avec ces nouvelles architectures. Des tests utilisant des modèles modifiés ont apporté des gains d’un facteur 15 sur l’utilisation de l’application Apache Spark. Les laboratoires d’HPE ont utilisé de nouveaux algorithmes utilisant des modèles de type graph et vérifier des améliorations de performance d’un facteur 1000.