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Vers des superordinateurs: Un projet de l'UE améliore l'efficacité énergétique en matière de calcul haute performance

Le projet EXA2GREEN, financé au titre du 7e PC, ouvre la voie au calcul exascale en améliorant l'efficacité énergétique dans le calcul haute performance (HPC).

Les ordinateurs de classe Exascale, appelés les superordinateurs de l'avenir, sont des machines qui seraient capables d'exécuter au moins 10 trillion opérations à la seconde. La rapidité de traitement au niveau exascale est incroyable, offrant la perspective de progrès révolutionnaires dans le domaine de l'énergie, de la sécurité nationale, de l'environnement, de l'économie et des questions scientifiques fondamentales. Cependant, le chemin menant à l'exascale est semé de difficultés nombreuses et complexes, l'une d'entre elles étant la consommation électrique. Le projet EXA2GREEN, financé au titre du 7e PC, s'est attaqué à ce défi en développant un modèle informatique écoénergétique radicalement nouveau et en programmant une méthodologie pour le calcul exascale. L'équipe de recherche interdisciplinaire EXA2GREEN, qui se compose d'experts en calcul haute performance (HPC) originaires d'Allemagne, de Suisse et d'Espagne, se concentre sur trois activités principales: premièrement, le développement d'outils de mesure de la performance et de la consommation d'énergie nécessaires à la simulation numérique; deuxièmement, l'analyse des cœurs de calcul existants et largement utilisés et le développement de nouveaux algorithmes écoénergétiques; et enfin, l'optimisation d'un modèle climatique à grande puissance de calcul en vue d'atteindre une réduction considérable de la consommation d'énergie dans les simulations climatiques. Concernant ce troisième volet, l'équipe EXA2GREEN utilise le modèle de prévision météo COSMO-ART comme exemple de simulation intensive et dont le profil énergétique est actuellement loin d'être optimal. L'équipe est maintenant aux deux-tiers de la réalisation du projet et elle progresse à grands pas. Dans le cadre du projet EXA2GREEN, un outil d'analyse de la performance et de la dissipation de puissance des applications scientifiques parallèles a déjà été développé. Au final, celui-ci permettra aux scientifiques et techniciens d'identifier les sources de puissance inefficaces et d'optimiser le code applicatif. Les membres de l'équipe ont également produit des modèles précis pour la caractérisation et la prévision de temps-puissance-énergie de plusieurs coeurs de calcul élémentaire, et ils ont étudié l'empreinte énergétique et le profil de performance de COSMO-ART sur diverses plateformes HPC. Le professeur Vincent Heuveline, coordinateur du projet EXA2GREEN à l'université d'Heidelberg, souligne l'importance de la collaboration en termes de réalisations du projet. Il note, «L'équipe interdisciplinaire du projet se compose de partenaires experts dans les domaines du calcul haute performance (HPC), des sciences informatiques, des mathématiques, de la physique et de l'ingénierie. Les partenaires contribuent à cette collaboration en mettant leurs compétences spécifiques au service des sujets d'étude en question.» Toutefois, jusqu'ici le projet EXA2GREEN ne s'est pas déroulé sans difficultés, comme l'explique le professeur Heuveline, «Les architectures informatiques actuelles des grands systèmes HPC consomment d'énormes quantités d'énergie. Inspecter et comprendre tous les puits d'alimentation possibles dans ces plateformes peut s'avérer une tâche difficile. Afin d'avoir un meilleur aperçu de la consommation d'énergie des applications, nous utilisons deux types d'instruments de mesure d'énergie (des mesureurs de puissance externes et internes) et nous recueillons des informations complémentaires à partir des capteurs du matériel. En combinant les données provenant des différentes mesures, nous obtenons une vue détaillée de la consommation d'énergie». Plusieurs développements sont prévus pour la dernière année du projet. L'une des prochaines étapes consiste à exploiter les connaissances acquises durant la première phase du projet en vue de développer des implémentations écoénergétiques de certains des algorithmes pris en compte. L'équipe utilisera aussi le cadre des mesures d'énergie-performance pour travailler sur une évaluation énergétique du système basé sur le modèle COSMO-ART et essayer d'appliquer, dans la mesure du possible, des techniques écoénergétiques. L'équipe du projet EXA2GREEN a la conviction que ses travaux contribueront de manière appréciable à améliorer les machines actuelles et à atteindre un niveau de calcul exascale moins énergivore. Le professeur Heuveline constate, «Outre la valeur intrinsèque évidente des nouveaux algorithmes écoénergétiques, qui sont capables de résoudre le même problème en consommant moins d'énergie, ces travaux sont en fait extrêmement importants pour développer une nouvelle vision holistique du calcul écoénergétique. Notre objectif général n'est pas seulement de faire un meilleur usage des machines actuelles, mais aussi d'orienter le développement de la future génération de matériel informatique et d'algorithmes dans la bonne direction, à savoir vers les superordinateurs exascale de prochaine génération. EXA2GREEN entre dans le cadre de l'initiative proactive du programme FET (technologies futures et émergentes): «Minimising Energy Consumption of Computing to the Limit». Pour plus d'informations, veuillez consulter: http://exa2green-project.eu/

Pays

Allemagne

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