Des architectures innovantes pour améliorer le rendement énergétique des superordinateurs
La société dans son ensemble dépend de plus en plus d'appareils d'électronique grand public comme les smartphones, mais aussi de l'énorme puissance de calcul des superordinateurs toujours plus rapides. Afin gérer les tâches très complexes requises pour prévoir le temps, concevoir une éolienne parfaite ou fabriquer une voiture économique, il faut disposer de superordinateurs, constitués de milliers de petits ordinateurs. Les ordinateurs (à la maison, au travail et en centres de données) représentent au total 15 % de la consommation mondiale d'électricité, et cette proportion augmente avec l'extension rapide des technologies. Le projet FIPS veut améliorer le rendement énergétique des superordinateurs, en associant des processeurs très performants mais classiques, avec d'autres processeurs capables de gérer des calculs plus simples, ce qui réduirait la consommation d'énergie globale.«Nous visons un rendement énergétique supérieur de 30 % à tout ce qui existe aujourd'hui», déclare Domenik Helms, responsable cluster chez OFFIS et coordinateur du projet FIPS. «Et il ne s'agit pas seulement de réduire les rejets de CO2: nous voulons aussi améliorer les performances. Moins le calcul consomme d'énergie, plus nous pouvons en faire.» Concevoir un nouveau type de superordinateur Un programme pour superordinateur consiste généralement en un grand nombre de petites tâches, don’t certaines peuvent être exécutées sur des architectures moins exigeantes afin de réduire le nombre nécessaire de processeurs performants mais gourmands.Pour résoudre les difficultés de la programmation d'autant de processeurs différents, FIPS a aussi conçu une nouvelle méthodologie dans laquelle un seul langage de programmation suffit à rédiger le programme nécessaire. En outre, ce programme prévoit le temps et l'énergie qu'il utilisera. L'application de cette méthodologie à l'analyse du génome de l'homme économisera de l'énergie Ses outils ont aidé les développeurs pour tous les aspects de leur travail, depuis l'identification et la caractérisation des kernels de calcul, jusqu'à la configuration du matériel. Le système a atteint 0,8 GCUP (une mesure de la vitesse de l'accès à la mémoire vive) par watt, avec un rendement énergétique supérieur de 30 % aux meilleures cartes graphiques, et près de 100 fois plus efficace que des processeurs classiques. «Aucune machine aujourd'hui ne peut décoder tout notre AND, et le but ici n'a pas été d'aller plus vite, mais de consommer aussi peu d'énergie que possible, sans gaspiller de l'argent. Nous étions sûrs de faire mieux, mais le fait de doubler le rendement énergétique dans ce cas a été une belle réussite», commentait le Dr Helms. «Maintenant, la cible est d'élargir le nombre d'applications avec lesquelles nous testerons notre méthodologie, et d'attirer des investissements pour la commercialiser.» Le projet FIPS a reçu 3 millions d'euros du 7e PC, implique 9 partenaires de 6 pays de l'UE, et se clôturera en septembre 2016.
Mots‑clés
FIPS, informatique haute performance, HPC, ADN, rendement énergétique, superordinateur, FPGA
