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High Performance Computing

Que trouve-t-on au cœur d’un supercalculateur?



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Dans les supercalculateurs les plus puissants, il n’est pas rare que les données circulent à une vitesse proche de la lumière. (Photo: Fotolia / Oleksandr Delyk)

Le Luxembourg accueillera prochainement le siège de l’entreprise EuroHPC, chargée de coordonner le développement des futurs supercalculateurs européens (ou «High Performance Computing»). Ces équipements seront utilisés dans le cadre de projets de recherche scientifique, mais aussi mis à la disposition des acteurs économiques. Mais au fait, de quoi est composé un supercalculateur? 

Le projet d’accueil du siège de l’entreprise EuroHPC prévoit notamment la construction de deux superordinateurs affichant une puissance de calcul de plus de 100 pétaflops (1 pétaflops correspond à 1 million de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde). Ces derniers seront mis à la disposition des acteurs économiques souhaitant disposer d’un outil de pointe pour réaliser des calculs de modélisation numérique, et également utilisés pour des recherches scientifiques.

Les superordinateurs de ce type tirent leur puissance hors du commun d’une architecture qui combine des centaines de milliers de processeurs interconnectés, chacun d’eux étant dévolu à une petite partie d’un calcul complexe.

Plus trivialement, un supercalculateur tronçonne chaque grand projet qui lui est confié en petites missions, qu’il assigne à un groupe de processeurs optimisés pour effectuer des tâches simples. Ces processeurs multiplient les unités de calcul (jusqu’à 640 pour le GPU Titan V de Nvidia).

Le règne de la démesure

Mais comme pour une Formule 1, le moteur ne suffit pas. Les superordinateurs intègrent également des quantités de mémoire vive et de disques durs pour le stockage des données, l’ensemble étant coordonné par un système d’exploitation stable et sobre en ressources système (le plus souvent conçu autour d’un noyau Linux).

Pour assurer une communication ultra-rapide entre les grappes de processeurs, la mémoire et le stockage distribués, on fait appel à des kilomètres de fibre optique. Dans les supercalculateurs les plus puissants, il n’est pas rare que les données circulent à une vitesse proche de la lumière.

Le fonctionnement d’un supercalculateur pose un autre défi, lié à la consommation électrique et à la gestion de la chaleur dégagée. Le HPC chinois TaihuLight, l’un des plus performants du monde avec sa puissance de 93 pétaflops, engloutit ainsi 15 mégawatts, ce qui représente une facture énergétique supérieure à 20 millions d’euros par an.

Ces équipements utilisent des dispositifs élaborés de refroidissement liquide (à eau chaude pour la dernière génération de supercalculateurs) chargés de maintenir la température à un niveau constant.