Sviluppo di un sistema innovativo per sfruttare appieno il potenziale dei supercomputer
Grazie alla loro capacità di attuare la prevedibilità basata sulla simulazione con elevata precisione, i sistemi HPC sono sempre più utilizzati in varie applicazioni, coprendo praticamente tutte le industrie e i settori. L’HPC, che coinvolge migliaia di processori operanti in parallelo per analizzare miliardi di dati in tempo reale, implica numerose sfide. Le richieste di modellazione e simulazione scientifica più complesse evidenziano la necessità di sistemi HPC più veloci che attualmente possono eseguire oltre cento quadrilioni di operazioni in virgola mobile al secondo (FLOPS). La prossima fase è il calcolo su scala exa, che potrebbe fornire almeno un exaFLOPS, o un miliardo di miliardi di operazioni al secondo, un livello che dovrebbe essere raggiunto entro il 2021. La tecnologia su scala exa consentirà una modellazione e una simulazione molto più accurate, dettagliate e su larga scala di quelle fornite dai sistemi esistenti, ma ci sono diversi problemi da risolvere. Uno dei principali è la strozzatura degli I/O che comporta prestazioni I/O non sufficientemente veloci in un sistema. Il progetto NEXTGenIO, finanziato dall’UE, ha affrontato proprio questo problema. Il sito web del progetto riporta: «I sistemi attuali sono in grado di elaborare i dati in modo rapido, ma la velocità è limitata dalla rapidità con cui il sistema è in grado di leggere e scrivere i dati. Ciò rappresenta una significativa perdita di tempo e di energia nel sistema, perciò essere in grado di allargare, e in definitiva eliminare, questa strozzatura aumenterebbe notevolmente le prestazioni e l’efficienza dei sistemi HPC». NEXTGenIO ha progettato e costruito una piattaforma hardware prototipo per ottenere enormi miglioramenti delle capacità di I/O nel supercalcolo, utilizzando una nuova tecnologia NVRAM (memoria ad accesso casuale non volatile) che può recuperare i dati memorizzati anche dopo un’interruzione di corrente. Oltre all’hardware, il progetto ha anche sviluppato un parco software completo che viene distribuito sul prototipo. Il nuovo sistema è considerato rivoluzionario grazie alla sua capacità di colmare il divario tra memoria e archiviazione. La dottoressa Michèle Weiland dell’EPCC, il centro di supercalcolo di NEXTGenIO presso l’Università di Edimburgo che ha coordinato il progetto, riassume gli obiettivi del progetto in un’intervista su «Primeur Magazine»: «L’obiettivo del progetto era di rimuovere le strozzature I/O il più possibile dalle simulazioni HPC, e non solo dalle tradizionali simulazioni HPC, ma anche dal prossimo tipo di applicazioni a elevata intensità di dati e di analisi dei dati. Lo scopo era provare ad usare questa nuova tecnologia di memoria per colmare il divario di prestazioni che si ha tra la DRAM (dynamic random access memory, memoria ad accesso casuale dinamica) e i progressi della potenza, creando un ponte».
Operativo e funzionante
La dott.ssa Weiland aggiunge che il sistema sviluppato dal progetto NEXTGenIO (Next Generation I/O for Exascale) continuerà a funzionare per tre anni. Nella stessa intervista, Adrian Jackson dell’EPCC afferma: «Ora abbiamo un bel sistema utilizzabile e stabile e abbiamo due o tre anni per farne buon uso. C’è molto lavoro da fare sulle applicazioni e sulla loro ottimizzazione, nel tentativo di capire come gli utenti le utilizzeranno e come l’industria interagirà». Un articolo su HPCwire evidenzia diversi casi d’uso dell’HPC per il progetto. Uno di essi è partner del progetto del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF). «Utilizzando la piattaforma NEXTGenIO, l’ECMWF ha dimostrato la capacità di trasmettere i dati al nuovo tipo di memoria e di aumentare significativamente le prestazioni». Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto NEXTGenIO
Paesi
Regno Unito
