En un an seulement, les supercalculateurs les plus avancées ont doublé leur performance énergétique. C’est que révèle le TOP500 qui recense les 500 supercalculateurs les plus puissants de la planète.
La puissance des 500 supercalculateurs de la planète augmente, bon an mal an, de 40 à 50 % par an. C’est ce qu’indique deux fois par an, les trois universités[1] qui réalisent le Top500 depuis 1993. Une sorte de super loi de Moore appliquée aux supercalculateurs (Top500 des supercalculateurs Domination égale des Etats-Unis et de la Chine). Mais l’augmentation de puissance entraînait une augmentation de la puissance électrique consommée comparable ? Le TOP500 vient de publier le résultat d’une étude montrant que les supercalculateurs font des progrès encore plus spectaculaires en matière de consommation électrique. Top500.org réalise également le classement Green500 qui ordonne les 500 supercalculateurs les plus puissants du TOP500 en fonction de leur performance énergétique.
De juin 2016 à juin 2017, la performance énergétique moyenne des 10 supercalculateurs les mieux positionnés ce critère sont passés de 4,8 GFlops par watt 11,1 GFlops par watt, soit une augmentation d’un facteur 2,3 en 12 mois seulement. Ce saut a été possible grâce à l’utilisation du processeur GPU (Graphics Processing Unit) de Tesla P100 de NVIDIA dans les supercalculateurs, il est présent dans 9 du TOP10, fait remarquer Michael Feldman, éditeur du TOP500. Ces GPU de nouvelle génération offre une performance énergétique doublée par rapport aux processeurs graphiques précédents Kepler.
Il est également à noter que ces systèmes ne sont pas des machines prototypes conçus aux seules fins de performance énergétique, ils sont présents dans des laboratoires et sont utilisés pour des applications scientifiques traditionnelles telles que la simulation, la modélisation et le deep learning. Ils utilisent des composants standards démontrant que des performances exceptionnelles peuvent être répliquées pour des supercalculateurs lambda voire des serveurs traditionnels de data centers.
Six machines du TOP10 sont des machines pétaflopiques. Le champion de ce classement du Green500 est le système Tsubame utilisé au Tokyo Institute of Technology qui atteint le ratio de 14,1 GFlops/watt. C’est quasiment le tiers du chemin pour atteindre les 50 GFlops/watt et être capable de construire un supercalculateur Exascale de 20 MW.
Sur une période un peu plus longue, la progression de la performance énergétique est encore plus remarquable. De 2008 à 2017, la performance énergétique a été multipliée par 28. Les progrès réalisés dans les années 2010-2012 ont été réalisés grâce à l’utilisation des architectures en cluster basés sur les PowerXCell 8i et les systèmes Blue Gene/Q d’IBM. Pendant cette période, l’efficacité énergétique a été doublée avec ces processeurs hautement personnalisées par rapport à leurs concurrents x86.
Ces progrès vont-ils continuer dans les années à venir. Michael Feldman indique que les processeurs multicoeurs Xeon Phi conçus spécifiquement pour le marché du HPC. Parmi les autres processeurs qui pourraient jouer un rôle dans ce domaine, les composants d’ARM pourraient aussi être utilisés, notamment l’architecture standard ARMv8-A et son extension vectorielle (SCE ou Scalable Vector Extension). Rappelons qu’ARM Holdings a été racheté par le japonais Softbank en juillet 2016 pour 29 milliards d’euros. Mais une chose semble sûre, la loi de Moore ne sera plus la principale voix pour construire des supercalculateurs de plus en plus performant sur le plan énergétique, il faudra désormais appel à des conceptions de processeurs et d’architectures de systèmes plus sophistiqués.
Le TOP10 des supercalculateurs les plus performants énergétiquement de la planète
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[1] Le TOP500 est réalisé par Hans Meuer de l’université de Mannheim en Allemagne, Jack Dongarra de l’université du Tennessee à Knoxville, Erich Strohmaier et Horst Simon du National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL)
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