Un ecosistema più robusto per i supercomputer di Mont-Blanc basati su ARM
I processori basati su ARM rappresentano una risorsa considerevole sulla strada dell’Europa verso l’autodeterminazione nel calcolo ad elevate prestazioni (HPC, high-performance computing). Riconoscendo questo potenziale, l’UE ha facilitato la ricerca nell’ambito dei progetti Mont-Blanc, la cui prima iterazione aveva schierato con successo un grande prototipo basato su ARM che si appoggia su oltre 1 000 SoC mobili. Con MONT-BLANC 2, il team si è concentrato principalmente sul software migliorato. L’ecosistema sviluppato nell’ambito di Mont-Blanc è stato per prima cosa ampliato e consolidato: tutte le librerie scientifiche e i sistemi runtime sono stati trasferiti a ARMv8, la prima architettura ARM a 64-bit, e un ecosistema di strumenti di sviluppo completo è stato sviluppato per attività quali debug, analisi delle prestazioni, previsione delle prestazioni e ottimizzazione automatica del kernel. Delle tecniche di tolleranza ai guasti e resilienza sono state migliorate per la tecnologia prodotto basata sul sistema, nuove architetture sono state esaminate, opportunità di mercato per le piattaforme da acquisire sono state identificate e l’architettura di elaborazione Mont-Blanc è stata resa disponibile alla comunità scientifica. Infine, i prototipi del progetto sono stati consegnati a una serie di utilizzatori finali industriali, un passo fondamentale verso il futuro sfruttamento commerciale. “L’utilizzo della proprietà intellettuale (PI) di ARM è visto in modo molto positivo non solo dalla Commissione europea, ma anche da molte importanti organizzazioni nella comunità HPC europea,” dice Filippo Mantovani, ricercatore al Supercomputing Center di Barcellona e coordinatore tecnico di MONT-BLANC 2. “Dato che le moderne piattaforme di elaborazione hanno dei significativi limiti di potenza, il mercato dei dispositivi integrati è molto sensibile al consumo energetico e la leadership di ARM su questo mercato ci può aiutare a migliorare il consumo energetico della prossima generazione di sistemi HPC. Inoltre, il modello aziendale di ARM basato sulla concessione di licenze PI per produrre soluzioni orientate al cliente per settori specifici del mercato ci fornisce una maggiore flessibilità rispetto al sistema “monolitico” sviluppo/impiego tipico nell’HPC,” aggiunge. Oltre all’ecosistema di strumenti, che supporta sia piattaforme basate su ARM che modelli di programmazione OpenMP/OmpSs basati su compiti, e alla resilienza più elevate sopra menzionata, il progetto porta anche a una pianificazione consapevole del consumo energetico con tre algoritmi dedicati, in aggiunta allo schieramento di cinque mini-cluster, ossia serie di piattaforme assemblate usando kit di sviluppo prodotti in serie invece di prototipi integrati su misura. Dal prototipo al mercato Con MONT-BLANC 2 che si è adesso concluso, il consorzio sta già andando avanti con MONT-BLANC 3, che mira in particolare a “far convergere i contributi provenienti dalle due fasi precedenti di Mont-Blanc in un approccio olistico in vista dei sistemi HPC di prossima generazione.” Si è avuta conferma che il prototipo Mont-Blanc 3 include delle CPU ThunderX2 ARM di Cavium, mentre i suoi nodi di elaborazione si baseranno sulla piattaforma Bull Sequana di Atos per HPC, sfruttando l’infrastruttura di Bull Sequana per la gestione di cluster, rete, alimentazione e raffreddamento. “Bull, che fa adesso parte di Atos Group, è uno dei partner storici del consorzio. Fin dall’inizio, Bull ha sviluppato il sistema prototipo seguendo gli stessi processi usati normalmente per i sistemi commerciali di Bull, con l’obiettivo di progettare un sistema che possa essere fabbricato su scala industriale,” spiega Mantovani. Fin dalle prime fasi del progetto, tutto è stato fatto per essere allettante per l’industria e ampliare l’accettazione dell’architettura ARM nella comunità HPC. Nel mese di gennaio, MONT-BLANC 2 si è concluso con un workshop su “ARM: sulla strada verso l’HPC” che ha riunito circa 120 persone. La GW4 Alliance ha in particolare fatto conoscere a questo pubblico Isambard, un sistema HPC basato sulle stesse CPU del prototipo Mont-Blanc 3 e il cui sviluppo è guidato dall’Università di Bristol, un altro partner di MONT-BLANC 2. Può questo slancio portare all’affermazione dell’architettura ARM sul mercato HPC? “La comunità HPC è tradizionalmente conservatrice rispetto alle nuove tecnologie come ARM o ai modelli di programmazione proposti nell’ambito del progetto. Ma la crescente presenza di ARM su questo mercato e negli eventi HPC ci conforta nei nostri tentativi di rendere possibile questa tecnologia per l’HPC,” conclude Mantovani.
Parole chiave
MONT-BLANC 2, HPC, ARM, processore, supercomputer, algoritmo, prototipo, programmazione
