Pour la plupart d'entre nous, un ordinateur semble probablement assez rapide s'il peut exécuter des vidéos 8K ou la dernière version de Far Cry en 60 ips sans ralentir. Cependant, de nombreuses tâches complexes nécessitent des milliards de calculs par seconde, ce qu'un ordinateur de bureau avec processeur i9 ne peut pas faire. C'est là que les superordinateurs sont utiles.
Les supercalculateurs d'aujourd'hui sont construits en tenant compte des charges de travail de l'IA (intelligence artificielle). Habituellement, les performances du supercalculateur sont mesurées en opérations en virgule flottante par seconde (FLOPS).
Saviez-vous que le premier supercalculateur - Livermore Atomic Research Computer - a été construit pour le centre de recherche et de développement de la marine américaine en 1960.
13. Sequoia
Vitesse : 17,1 pétaFLOPS
Cœurs : 1 572 864
Fournisseur : IBM
Lieu : Lawrence Livermore National Lab
Sequoia utilise les serveurs BlueGene/Q d'IBM pour fournir une performance maximale théorique de 20 petaFLOPS. Il a 123 % de cœurs en plus et est 37 % plus économe en énergie que son prédécesseur, l'ordinateur K.
12. PANGEA III
Crédit : Total SA
Vitesse : 17,8 pétaFLOPS
Cœurs : 291 024
Fournisseur : IBM
Lieu : Centre de recherche technique et scientifique du CSTJF à Pau, France
IBM et NVIDIA ont travaillé ensemble pour créer la seule connexion NVLink CPU à GPU du secteur, qui permet une bande passante mémoire plus de 5 fois plus rapide entre le CPU IBM POWER9 et les GPU NVIDIA Tesla V100 Tensor Core que les systèmes conventionnels basés sur x86.
Le nouveau système utilise moins de 10% de la consommation d'énergie par petaFLOP comme son prédécesseur, Pangea I et II.
Pangea III a diverses applications, notamment dans trois domaines différents : l'imagerie sismique d'exploration et de développement, les modèles de développement et de production, et l'évaluation et la sélectivité des actifs.
11. Lassen
Vitesse : 18,2 pétaFLOPS
Cœurs : 288 288
Fournisseur : IBM
Lieu : Lawrence Livermore National Laboratory, États-Unis
Lassen est désigné pour la simulation et l'analyse non classifiées. Il est installé dans le même laboratoire et utilise les mêmes composants de construction que Sierra (2e supercalculateur le plus rapide).
Bien que Sierra soit un gros système, Lassen est d'une taille décente en soi : il fait exactement 1/6ème de la taille de son grand frère. Le système Lassen est contenu dans 40 racks, tandis que Sierra monopolise 240 racks.
Les processeurs IBM Power9 et 253 téraoctets de mémoire principale aident Lassen à atteindre une performance avantageuse de 23 pétaFLOPS.
10. SuperMUC-NG
Vitesse : 19,4 pétaFLOPS
Cœurs : 305 856
Fournisseur : Lenovo
Lieu : Leibniz Supercomputing Center, Allemagne
SuperMUC-NG comprend 6 400 nœuds informatiques Lenovo ThinkSystem SD650 à refroidissement direct par eau avec plus de 700 téraoctets de mémoire principale et 70 pétaoctets de stockage sur disque.
Il est connecté à de puissants systèmes de visualisation qui contiennent un grand powerwall stéréoscopique 4K et un environnement de réalité virtuelle artificielle CAVE à 5 côtés.
Le supercalculateur sert des scientifiques européens dans de nombreux domaines, notamment l'analyse du génome, la dynamique des fluides, la chromodynamique quantique, les sciences de la vie, la médecine et l'astrophysique.
9. AI Bridging Cloud Infrastructure
Vitesse : 19,8 pétaFLOPS
Cœurs : 391 680
Fournisseur : Fujitsu
Il s'agit de la première infrastructure informatique ouverte à grande échelle au monde qui offre 32,577 pétaFLOPS de performances de pointe. Il compte au total 1 088 nœuds, chacun contenant 2 processeurs Intel Xenon Gold Scalable, 4 GPU NVIDIA Tesla V100, 2 HCA InfiniBand EDR et 1 SSD NVMe.
Fujitsu Limited affirme que le supercalculateur peut atteindre 20 fois la densité thermique des centres de données conventionnels et une capacité de refroidissement de 70 kW Rack en utilisant de l'eau chaude et un refroidissement par air.
8. Trinity
Vitesse : 21,2 pétaFLOPS
Cœurs : 979 072
Fournisseur : Cray
Lieu : Laboratoire national de Los Alamos, États-Unis
Trinity est conçu pour fournir une capacité de calcul extraordinaire à l'entreprise de sécurité nucléaire NNSA. Il vise à améliorer les fidélités géométriques et physiques du code de simulation des armes nucléaires, tout en garantissant que le stock nucléaire est sûr, sécurisé et efficace.
Le supercalculateur a été développé en deux étapes : la première étape incorporait le processeur Intel Xeon Haswell, et la deuxième étape comprenait une augmentation substantielle des performances à l'aide du processeur d'atterrissage Intel Xeon Phi Knights. Il peut fournir une performance maximale totale de plus de 41 pétaFLOPS.
7. Le Piz Daint
Vitesse : 21,2 pétaFLOPS
Cœurs : 387 872
Fournisseur : Cray
Ce supercalculateur, nommé d'après la montagne Piz Daint dans les Alpes suisses, fonctionne sur un microprocesseur Intel Xeon E5-26xx et NVIDIA Tesla P100.
Piz Daint utilise le « mode tampon en rafale » de DataWarp pour augmenter la bande passante effective vers et depuis les périphériques de stockage. Cela accélère les taux d'entrée/sortie de données, facilitant l'analyse de millions de petits fichiers non structurés.
En plus de ses tâches quotidiennes, il peut gérer l'analyse des données de certains des projets les plus gourmands en données au monde, telles que les données collectées lors des expériences du Large Hadron Collider.
6. Frontera
Une vue entre deux rangées de serveurs Frontera | Crédit : TACC
Vitesse : 23,5 pétaFLOPS
Cœurs : 448 448
Fournisseur : Dell EMC
Emplacement : Texas Advanced Computing Center, États-Unis
Frontera ouvre de nouvelles possibilités en ingénierie et en recherche en fournissant des ressources informatiques étendues qui permettent aux scientifiques de relever plus facilement de nombreux défis complexes dans un large éventail de domaines.
Frontera comprend deux sous-systèmes informatiques : le premier se concentre sur les performances en double précision tandis que le second se concentre sur le calcul de la mémoire de flux en simple précision. Il dispose également d'interfaces cloud et de plusieurs nœuds d'application pour l'hébergement de serveurs virtuels.
5. Tianhe-2A
Vitesse : 61,4 pétaFLOPS
Cœurs : 4 981 760
Fournisseur : NUDT
Lieu : National Supercomputing Center à Guangzhou, Chine
Avec plus de 16 000 nœuds informatiques, Tianhe-2A représente la plus grande installation au monde de processeurs Intel Ivy Bridge et Xeon Phi. Alors que chaque nœud dispose de 88 gigaoctets de mémoire, la mémoire totale (CPU + coprocesseur) est de 1 375 tebibyte.
La Chine a dépensé 2,4 milliards de yuans (390 millions de dollars) pour construire ce supercalculateur. Il est maintenant principalement utilisé dans les simulations, l'analyse et les applications de sécurité gouvernementale.
4. Sunway TaihuLight
Vitesse : 93 pétaFLOPS
Cœurs : 10 649 600
Fournisseur : NRCPC
Emplacement : National Supercomputing Center à Wuxi, Chine
La puissance de calcul de TaihuLight provient d'un processeur SW26010 à plusieurs cœurs qui comprend à la fois des éléments de traitement informatique et des éléments de traitement de gestion.
Un seul SW26010 offre des performances de pointe de plus de 3 téraFLOPS, grâce à ses 260 éléments de traitement (intégrés dans un processeur). Chaque élément de traitement informatique possède une mémoire bloc-notes qui sert de cache contrôlé par l'utilisateur, ce qui réduit considérablement le goulot d'étranglement de la mémoire dans la plupart des applications.
En plus des sciences de la vie et de la recherche pharmaceutique, TaihuLight a été utilisé pour simuler l'univers avec 10 000 milliards de particules numériques. Cependant, la Chine essaie de faire beaucoup plus : le pays a déjà déclaré son objectif d'être le leader de l'IA d'ici 2030.
3. Sierra
Vitesse : 94,6 pétaFLOPS
Cœurs : 1 572 480
Fournisseur : IBM
Lieu : Lawrence Livermore National Laboratory, États-Unis
Sierra offre jusqu'à 6 fois les performances soutenues et 7 fois les performances de charge de travail de son prédécesseur Sequoia. Il combine deux types de puces de processeur : les processeurs Power 9 d'IBM et les GPU Volta de NVIDIA.
Sierra est spécialement conçu pour évaluer les performances des systèmes d'armes nucléaires. Il est utilisé pour des applications prédictives dans la gestion des stocks, le programme américain de test de fiabilité et de maintenance des armes nucléaires sans aucun essai nucléaire.
2. Summit
Crédit image : ORNLVitesse : 148,6 pétaFLOPSCœurs : 2 414 592Fournisseur : IBMLieu : Laboratoire national d'Oak Ridge, États-Unis
Summit peut fournir 200 pétaFLOPS en pointe. Cela équivaut à 200 quadrillions d'opérations en virgule flottante par seconde.
C'est également le troisième superordinateur le plus économe en énergie au monde, avec une efficacité énergétique enregistrée de 14,66 gigaFLOPS par watt.
Les plus de 4 600 serveurs de Summit, qui occupent la taille de deux terrains de basket, hébergent plus de 9 200 processeurs IBM Power9 et plus de 27 600 GPU NVIDIA Tesla V100. Le système est connecté par 185 miles de câble à fibre optique et consomme suffisamment d'énergie pour faire fonctionner 8 100 foyers
En 2018, Summit est devenu le premier supercalculateur à briser la barrière exascale. Lors de l'analyse des données génomiques, il a atteint un débit maximal de 1,88 exaops , soit près de 2 milliards de milliards de calculs par seconde.
Les États-Unis visent à développer un écosystème informatique exascale entièrement capable pour les études scientifiques d'ici l'année prochaine, et Summit est un pas dans cette direction.
1. Fugaku
Vitesse : 442 pétaFLOPS
Cœurs : 7 630 848
Fournisseur : Fujitsu
Lieu : RIKEN Center for Computational Science, Japon
Avec une performance maximale théorique de 537 pétaFLOP, Fugaku est le supercalculateur le plus rapide au monde. C'est également le premier supercalculateur de premier plan à être alimenté par des processeurs ARM.
Selon la référence HPCG, les performances de Fugaku dépassent les performances combinées des quatre prochains meilleurs supercalculateurs au monde.
C'est une grande réussite pour le gouvernement japonais, mais la conception d'un système aussi puissant n'était pas bon marché. Depuis 2014, le gouvernement a dépensé environ 1 milliard de dollars pour la R&D, les acquisitions et le développement d'applications du projet.
Fugaku fonctionne sur deux systèmes d'exploitation côte à côte : Linux et un « système d'exploitation multi-noyau léger » appelé IHK/McKernel. Linux gère les services compatibles avec l'interface de système d'exploitation portable (POSIX), tandis que McKernel exécute des simulations hautes performances.
Il est conçu pour résoudre des problèmes sociaux et scientifiques hautement prioritaires, tels que les prévisions météorologiques, le développement de l'énergie propre, la découverte de médicaments, la médecine personnalisée et l'exploration des lois de la mécanique quantique.
Questions fréquemment posées
Quels logiciels exécutent les superordinateurs ?
Presque tous les superordinateurs modernes utilisent le système d'exploitation Linux. La principale raison en est la nature open source de Linux.
Étant donné que les supercalculateurs sont conçus à des fins spécifiques, ils nécessitent un système d'exploitation personnalisé optimisé pour ces exigences spécifiques. Il s'avère que le développement et la maintenance de systèmes d'exploitation fermés et propriétaires est un processus très coûteux et chronophage.
Linux, en revanche, est gratuit, fiable et facile à personnaliser. Les développeurs peuvent configurer ou créer des versions distinctes de Linux pour chacun des supercalculateurs.
Qui utilise un supercalculateur ?
Les superordinateurs sont principalement utilisés par les scientifiques et les chercheurs pour effectuer des tâches de calcul intensives dans divers domaines, notamment
Recherche aérodynamique et prévisions météorologiques
Tester la force du cryptage
Simulation de dynamique moléculaire
Finance et études de marché
Simulations d'essais nucléaires 3D
Découverte de médicament
Recherche spatialeQuel pays a le plus de supercalculateurs ?
En 2021, la Chine compte 188 des 500 supercalculateurs les plus performants au monde. Les États-Unis en ont 122 et le Japon 34 superordinateurs. Ensemble, les deux premiers pays représentent 62 % des machines de supercalcul les plus puissantes au monde.
Quel est l'avenir des supercalculateurs ?
Selon le rapport Technavio , le marché mondial des supercalculateurs augmentera de 12,5 milliards de dollars entre 2021 et 2025, progressant à un TCAC de 20 % au cours de la période de prévision.
L'utilisation croissante de l'intelligence artificielle, de l'apprentissage automatique et de la technologie cloud est la principale raison de cette croissance. Le besoin de modèles hautement sophistiqués pour traiter des problèmes complexes de physique, de chimie et d'environnement pourrait encore accélérer la croissance.Dans l'ensemble, avec l'augmentation des applications sophistiquées dans un avenir proche, la demande de supercalculateurs augmentera en conséquence. Les entités gouvernementales devraient être les utilisateurs finaux les plus générateurs de revenus.