Les États-Unis retrouvent la première place mondiale en matière de calcul intensif ! L’humanité a atteint le supercalcul exascale et Frontier a tué les 500 plus grandes entreprises du monde.

​Le Japonais Fugaku, qui domine le classement depuis deux ans et a remporté quatre championnats consécutifs, est finalement tombé de "l'autel".

Dans la liste qui vient d'être annoncée des 500 meilleurs supercalculateurs mondiaux en 2022, Frontier du Oak Ridge National Laboratory (ORNL) aux États-Unis a remporté la première place. Avec un score HPL de 1,102 Exaflop/s, Frontier est non seulement le supercalculateur le plus puissant de l'histoire, mais aussi le premier véritable « supercalculateur Exascale ».

En revanche, les chinois Sunway TaihuLight et Tianhe-2 ont chuté aux sixième et neuvième places. L'année dernière, les États-Unis ont inclus Sunway, fournisseur de processeurs de Sunway TaihuLight, sur la liste des entités, ce qui a plus ou moins affecté le développement du supercalculateur chinois.

La puissance de calcul totale des calculs à virgule flottante 64 bits dans le Top500 est cette fois de 4,4 exaflops, soit une augmentation de 44,7 % par rapport à la liste précédente d'il y a six mois.

Frontier : franchir 10 milliards de fois

Alors, à quel point la performance de Frontier a-t-elle été « incroyable » ? ! Pour faire simple, même si la puissance de calcul combinée des 468 supercalculateurs derrière lui n’est pas comparable à celle d’un Frontier.

En plus d'une puissance de calcul aussi éblouissante, Frontier est également l'un des superordinateurs les plus rapides au monde pour exécuter l'IA. Dans le test de performance de précision mixte du benchmark HPL-AI, Frontier a obtenu un score de 6,88 ExaFlops.

En termes vernaculaires, cette performance équivaut à donner à chaque neurone d'un corps intelligent composé de 86 milliards de neurones le pouvoir d'émettre 68 millions d'instructions par seconde. Utilisant ce grand modèle d'entraînement d'IA, c'est comme un moteur de fusée couplé à une voiture de Formule 1, qui peut décoller directement sur la piste. Le nouveau Frontier couvre une superficie de 372 mètres carrés, se compose de 74 armoires HPE Cray EX et peut accueillir 9 408 nœuds.

Chaque nœud dispose d'un processeur AMD Milan "Trento" 7A53 Epyc, associé à 512 Go de mémoire DDR4 et 4 GPU AMD Radeon Instinct MI250X. Au total, le système dispose de 602 112 cœurs de processeur connectés à 4,6 Po de mémoire DDR4. De plus, 37 888 GPU AMD MI250X avec 8 138 240 cœurs sont associés à 4,6 Po de mémoire HBM (128 Go par GPU). Le CPU et le GPU sont connectés à l'aide de la structure réseau Ethernet HPE Cray Slingshot-11.

Le stockage est connecté à un sous-système de stockage extrêmement performant, avec une capacité de 700 Po, un débit de 75 To/s et une performance de 15 milliards d'IOPS. La couche de métadonnées est répartie sur 480 SSD NVMe, offrant 10 Po de capacité globale, tandis que 5 400 SSD NVMe fournissent 11,5 Po de capacité pour le niveau de stockage principal à haut débit. Dans le même temps, 47 700 disques durs PMR offrent 679 Po de capacité.

En termes de dissipation thermique, le système de refroidissement par eau permet de « déplacer » 6 000 gallons d'eau à travers l'ensemble du système par une pompe de 350 chevaux, contrôlant ainsi la température à environ 85 degrés. Pour mettre les choses en perspective, ces pompes peuvent remplir une piscine olympique en 30 minutes. Frontier est non seulement le supercalculateur le plus rapide au monde, mais aussi le supercalculateur le plus respectueux de l'environnement.

Le ratio de consommation d’énergie de Frontier se classe également au premier rang de la liste Green500 des niveaux mondiaux de protection de l’environnement des supercalculateurs. L'efficacité de la consommation d'énergie d'une seule armoire composée du processeur AMD Epyc de troisième génération et de l'accélérateur Instinct MI250x est de 62,68 gigaflops par watt de fonctionnement.

Cependant, il n'est pas facile d'assembler Frontier. ORNL doit acheter 60 millions de pièces avec 685 numéros différents. De plus, nous avons dû faire face à une pénurie de copeaux pendant la construction.

ORNL compte 167 références de pièces concernées, ce qui représente 2 millions de pièces. Et il manque à AMD 15 pièces numérotées pour le GPU MI200.

L'ORNL a donc travaillé avec l'ASCR pour obtenir une note du système de priorité et d'allocation de la défense (DPAS) pour ces pièces, ce qui signifie que le gouvernement américain peut utiliser le budget annuel de la défense pour acheter ces pièces à un meilleur prix que le prix du marché. Bientôt, le problème de la « pénurie » fut résolu.

Après cette vague d'opérations, les soi-disant « doutes » dans l'esprit de beaucoup de gens peuvent-ils être résolus ? États-Unis : Pour le bien de notre défense nationale, nous allons intensifier nos efforts pour développer le calcul intensif !

Bien que cela coûte très cher, il a un large éventail d'utilisations. À une époque où des hommes riches comme Nvidia construisent des jumeaux numériques de la Terre, les superordinateurs des départements officiels de divers pays jouent un rôle de plus en plus important dans le développement d’une IA capable de traiter d’énormes données et de simuler des applications climatiques et industrielles. Même si Oak Forest ne peut pas utiliser toute la puissance de calcul, elle peut toujours la louer ou la vendre. L’industrie a soif de puissance de calcul.

Et il existe des précédents dans d'autres pays : dans une expérience visant à prédire les résultats de traitement des matériaux des machines-outils, il a fallu 8 heures à l'entreprise japonaise DMG Mori Seishi Machine Tools pour disposer de son propre ordinateur industriel, mais Fugaku n'a eu besoin que de 10 minutes pour complétez-le.

Chine : laissez-moi jouer avec vous et jeter un œil

Dans la nouvelle liste, la Chine et les États-Unis sont toujours les pays avec le plus d'entrées.

En termes de nombre de supercalculateurs sur la liste, la Chine est toujours à 173, ce qui est le même que la période précédente et continue d'être en tête de liste. Les États-Unis sont tombés à 127 contre 150 au cours de la période précédente, se classant deuxième. Malgré cela, ces deux pays représentent toujours 60 % du nombre total figurant sur la liste TOP 500. Le Japon, l'Allemagne et la France se classent 3 à 5 avec respectivement 34, 31 et 22 unités.

Bien que Frontier soit officiellement devenu le supercalculateur le plus puissant du monde, il n'a pas été comparé aux deux supercalculateurs chinois exposés l'année dernière. Cependant, aucun des deux systèmes ne soumet actuellement de données de test au Top500.

Selon les données divulguées, de nombreux médias étrangers ont déduit que la valeur maximale du supercalculateur Sunway OceanLight sur la référence HPL est d'environ 1,3 exaflops/1,05 exaflops, tandis que Tianhe-3 peut atteindre une valeur maximale de 1,7 exaflops/1,3 exaflops en valeur soutenue. . Cependant, compte tenu des divers « cous coincés » aux États-Unis sur les puces, les conséquences du classement chinois des supercalculateurs deviendront probablement une « cible » de sanctions. Vraisemblablement, nous ne verrons aucune donnée pertinente mise à jour.

En termes de nombre d'entrées sur la liste, la Chine occupe la première place avec une proportion de 34,6%, et les États-Unis occupent la deuxième place avec une proportion de 25,4%. .

Dans le classement général des performances, l'avantage des États-Unis est toujours inébranlable, occupant fermement la première place avec 47,3% de la puissance de calcul totale. Il n'est pas difficile de voir que Frontier, qui a atteint le sommet cette fois. , a beaucoup contribué à la domination stable des États-Unis dans le classement.

De plus, cette liste Top 500 compte également la tendance aux progrès de la puissance des supercalculateurs depuis 1990 et effectue une régression linéaire. L'axe horizontal du tableau représente le temps et l'axe vertical représente la puissance de calcul (prise sous forme de logarithme).

Le point vert est la puissance de calcul totale du supercalculateur de la liste, le triangle jaune est la puissance de calcul du premier supercalculateur de la liste et le carré bleu est la puissance de calcul du dernier (500ème) supercalculateur de la liste. . Les lignes droites des couleurs correspondantes sont le résultat d’une régression linéaire. On peut voir que ces trois lignes droites correspondent à peu près au jugement prédictif de la loi de Moore sur l'augmentation de la puissance de calcul. On dit que la loi de Moore est morte, mais il semble que dans le domaine du calcul intensif, elle soit toujours bien vivante.

La montée de l'Europe : le Top10 occupe 7 sièges

Les États-Unis ne sont pas la seule région à avoir obtenu des résultats remarquables. L'Europe s'est également bien comportée. Au classement général, les États-Unis, la Chine et le Japon occupent les trois premiers, et les sept sièges restants du top dix sont tous occupés par des pays européens.

Parmi elles, 31 stations allemandes sont sur la liste, 22 stations françaises sont sur la liste et 14 stations italiennes sont sur la liste. Le supercalculateur LUMI récemment déployé en Finlande a à peine dépassé le sommet des États-Unis avec une performance FP64 de 151,9 pétaflops, se classant troisième.

De plus, Adastra de GENCI-CINES a failli remporter la 10ème place avec une performance de 46,1 pétaflops. Bien qu’il soit loin d’être aussi puissant que LUMI, Adastra conserve toujours la distinction d’être le deuxième supercalculateur le plus puissant d’Europe. Des systèmes tels que LUMI et Adastra illustrent également une autre tendance. Comme Frontier, ils sont basés sur la plate-forme HPE entièrement AMD Cray EX, utilisant des processeurs Epyc de troisième génération et des GPU Instinct.

Pourquoi ne pas utiliser l'accélération GPU : toujours à court d'argent

Pour la première fois depuis longtemps, AMD détient une part représentative des processeurs hôtes dans les systèmes du Top500, mais les processeurs Intel Xeon dominent toujours.

À partir du début de ce siècle, Intel a commencé à déployer des efforts dans le domaine du calcul haute performance. En quelques années seulement, il a évincé plusieurs acteurs majeurs tels qu'IBM et HP et a été gravement blessé. . De 2017 à 2020, la part de marché d'Intel dans le domaine du calcul haute performance a atteint son apogée, dépassant autrefois 90 %.

Jusqu’à présent, la part d’Intel s’élève toujours à 77,4 %, soit une baisse de 4,2 points de pourcentage, tandis que la part d’AMD vient d’augmenter de ce chiffre. Epycs devrait prendre plus d'ampleur face au Xeon SP. De plus, AMD a l’élan nécessaire pour rattraper son retard. Dans la liste Global Supercomputing Top500 2022, il y a désormais 94 supercalculateurs s'appuyant sur des produits AMD, soit une augmentation annuelle de 95 %. De plus, l’accélérateur Instinct MI200 d’AMD a été adopté pour la première fois par sept des supercalculateurs.

Une autre question est : pourquoi ne pas utiliser l'accélérateur GPU ? Peut-être parce que c'est cher ? En tant que moteur de calcul, les accélérateurs GPU peuvent améliorer considérablement les performances et la rentabilité. Cependant, à l'heure actuelle, les accélérateurs n'occupent pas une position dominante dans l'architecture de supercalcul sur la liste Top500. Ces accélérateurs GPU proviennent principalement de Nvidia. Cependant, outre le propre centre HPC de Nvidia, qui dispose d'un grand nombre d'applications qui doivent être portées sur des GPU et qui ne manque pas d'argent, des milliers d'autres centres HPC dans le monde manquent encore d'argent pour le code de ces HPC. est explicitement écrit pour les processeurs.

Sur la liste actuelle du Top500, seuls 170 supercalculateurs utilisent des accélérateurs GPU - bien sûr, la plupart d'entre eux proviennent de NVIDIA. Un autre facteur est que les processeurs moins chers ajoutent désormais des fonctions de calcul accélérées similaires aux GPU, telles que les calculs vectoriels et désormais matriciels.

Cela permet d'économiser de l'argent et est plus facile à programmer que de transférer des programmes CPU vers GPU. Nous ne verrons peut-être jamais une liste Top500 composée principalement de systèmes accélérés par GPU. En fait, dans les systèmes de calcul intensif de premier plan tels que « Fuyue » et « TaihuLight », le CPU agit essentiellement comme un GPU avec des calculs vectoriels et matriciels.

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