Plongez dans l'ère de la puissance de calcul avec Stampede

Table des matières:

1. Introduction aux systèmes informatiques de pointe
2. Présentation de Stampede, un système de pointe 2.1 Les caractéristiques de Stampede 2.2 L'architecture du système 2.3 Les performances et l'évolutivité du système
3. Expériences initiales avec les processeurs Intel Xeon Phi 3.1 Portage des applications sur les processeurs Knights Ferry 3.2 Optimisation des performances avec les bibliothèques MKL 3.3 Scalabilité et performances des noyaux parallèles
4. Applications spécifiques et résultats de performance 4.1 Bioinformatique et génomique végétale 4.2 Méthodes de calcul quantique 4.3 Simulation numérique directe 4.4 Code de Boltzmann de réseau
5. Défis et perspectives futures 5.1 Améliorations à venir avec les processeurs Knights Corner 5.2 Utilisation de l'infrastructure MPI pour des performances optimales 5.3 Évolution de l'informatique de pointe et des systèmes futurs
6. Conclusion

Stampede: Une nouvelle ère de puissance de calcul haute performance

Le domaine de l'informatique de pointe a connu des avancées considérables ces dernières années, avec l'introduction de nouveaux systèmes informatiques haute performance. L'un de ces systèmes révolutionnaires est Stampede, un système capable de fournir une puissance de calcul inégalée.

Présentation de Stampede

Stampede est un système informatique de pointe développé pour offrir des capacités de calcul extrêmement élevées. Il dispose d'une architecture unique qui combine des processeurs Intel Xeon Phi Knights Corner et des processeurs Intel Sandy Bridge. Cette combinaison permet d'obtenir une puissance de calcul totale de 10 pétaflops, en faisant l'un des systèmes les plus puissants du monde.

Caractéristiques de Stampede

Stampede comporte plusieurs caractéristiques qui en Font un système de pointe. Il dispose d'un système de stockage de 14 pétaoctets, ce qui permet de traiter de grandes quantités de données. De plus, il est équipé de 200 téraoctets de mémoire RAM, ce qui garantit une exécution fluide des applications les plus exigeantes. Le système utilise également l'infiniBand FDR pour une connectivité réseau à haute vitesse.

Architecture du système

Le système Stampede est composé de plus de 6000 nœuds de calcul, totalisant plus de 100 000 cœurs de processeur Sandy Bridge. Ces nœuds sont conçus sur mesure par Dell et sont optimisés pour fournir des performances élevées. De plus, le système intègre les processeurs Intel Xeon Phi Knights Corner, qui offrent une puissance de calcul supplémentaire de 8 pétaflops.

Le système est également équipé de nœuds de visualisation à mémoire partagée, qui permettent aux utilisateurs d'accéder facilement aux données pour l'analyse et la visualisation. Cela élimine la nécessité de transférer d'énormes quantités de données entre différents systèmes, ce qui permet d'accélérer les travaux de post-traitement et d'analyse.

Performances et évolutivité du système

Stampede a été conçu pour offrir une évolutivité exceptionnelle et des performances élevées. Les premières expériences avec les processeurs Intel Xeon Phi Knights Ferry ont montré une évolutivité presque parfaite jusqu'à 120 cœurs. Cependant, les performances peuvent varier en fonction des applications et de la manière dont elles sont optimisées pour profiter pleinement des fonctionnalités du système.

Les applications de bioinformatique, de calcul quantique, de simulation numérique directe et de mécanique des fluides ont toutes montré des améliorations significatives des performances lorsqu'elles ont été portées et optimisées pour fonctionner sur Stampede. Cependant, il reste encore des défis à relever pour exploiter pleinement le potentiel de ce système de pointe.

Expériences initiales avec les processeurs Intel Xeon Phi

Le portage des applications existantes sur les processeurs Intel Xeon Phi Knights Ferry a été relativement simple, avec des temps de compilation rapides et peu de modifications nécessaires. Cependant, pour obtenir des performances optimales, des optimisations supplémentaires ont été nécessaires, notamment l'utilisation de bibliothèques telles que MKL.

Les performances des applications ont été évaluées en termes d'évolutivité, de scalabilité et d'efficacité des noyaux parallèles. Avec les bonnes optimisations, certaines applications ont montré une évolutivité presque parfaite, avec des améliorations significatives des performances jusqu'à 120 cœurs.

Applications spécifiques et résultats de performance

Différentes applications ont été testées sur le système Stampede pour évaluer les performances et l'efficacité du système. Voici quelques-uns des résultats les plus intéressants :

Bioinformatique et génomique végétale

Une application de corrélation de génomes de plantes a été portée avec succès sur les processeurs Intel Xeon Phi, permettant d'obtenir des résultats en temps Record. L'échelonnement de l'application a été excellent, avec une amélioration de la performance allant jusqu'à 30 cœurs. Cependant, des améliorations supplémentaires sont nécessaires pour tirer pleinement parti des fonctionnalités du système.

Méthodes de calcul quantique

Une méthode de calcul quantique a été portée avec succès sur les processeurs Intel Xeon Phi, offrant des performances améliorées par rapport aux architectures précédentes. Cependant, en raison des contraintes liées aux ressources de calcul et aux dépendances de bibliothèques, l'application a rencontré quelques difficultés en termes de performance.

Simulation numérique directe

Une application de simulation numérique directe a montré des améliorations significatives des performances après le portage sur les processeurs Intel Xeon Phi. Les résultats ont montré une évolutivité presque parfaite jusqu'à 120 cœurs. Cependant, des améliorations supplémentaires sont nécessaires pour optimiser les performances du code.

Code de Boltzmann de réseau

Le portage d'un code de Boltzmann de réseau a permis d'obtenir des améliorations significatives des performances grâce à l'utilisation des fonctionnalités du système Stampede. Cependant, le code nécessite encore des optimisations supplémentaires pour tirer pleinement parti du potentiel du système.

Défis et perspectives futures

Malgré les performances impressionnantes du système Stampede, il reste encore des défis à relever pour exploiter pleinement son potentiel. Certains des défis comprennent l'optimisation des performances pour les processeurs Knights Corner, l'utilisation efficace de l'infrastructure MPI et l'évolution future de l'informatique de pointe.

Les processeurs Knights Corner offrent des améliorations par rapport aux processeurs Knights Ferry, mais des efforts supplémentaires sont nécessaires pour optimiser les performances et s'assurer que les applications puissent pleinement profiter de ces améliorations.

L'utilisation efficace de l'infrastructure MPI est également un domaine clé pour l'optimisation des performances. L'évolutivité et les performances des applications peuvent être améliorées en utilisant de manière optimale l'infrastructure MPI et en exploitant les capacités de calcul parallèle du système.

Enfin, l'avenir de l'informatique de pointe est prometteur, avec de nouvelles avancées technologiques et des améliorations continues des systèmes de calcul haute performance. Il est essentiel de continuer à investir dans la recherche et le développement pour répondre aux besoins croissants en capacités de calcul avancées.

Conclusion

Stampede a ouvert une nouvelle ère de puissance de calcul haute performance, offrant des performances exceptionnelles et une évolutivité impressionnante. Les premières expériences avec les processeurs Intel Xeon Phi ont montré des améliorations significatives des performances, mais il reste encore des défis à relever pour exploiter pleinement le potentiel de ce système de pointe.

L'optimisation des performances, l'utilisation efficace de l'infrastructure MPI et l'évolution future de l'informatique de pointe seront des domaines clés pour continuer à améliorer les capacités de calcul avancées. Avec des efforts continus et des améliorations technologiques, il est prévu que l'informatique de pointe continuera à jouer un rôle essentiel dans de nombreux domaines de la science et de la recherche.