Le supercalculateur fait ses débuts en tant que barrière exascale la plus rapide au monde

Le supercalculateur Frontier du laboratoire national d’Oak Ridge du ministère de l’Énergie a remporté aujourd’hui le premier rang en tant que plus rapide au monde sur la 59e liste TOP500, avec 1,1 exaflops de performances. Le système est le premier à atteindre un niveau sans précédent de performances de calcul connu sous le nom d’exascale, un seuil d’un quintillion de calculs par seconde.

Frontier présente une performance maximale théorique de 2 exaflops, soit deux quintillions de calculs par seconde, ce qui le rend dix fois plus puissant que le système Summit de l’ORNL. Le système s’appuie sur la vaste expertise de l’ORNL en matière de calcul accéléré et permettra aux scientifiques de développer des technologies essentielles pour la sécurité énergétique, économique et nationale du pays, aidant les chercheurs à résoudre des problèmes d’importance nationale qui étaient impossibles à résoudre il y a seulement cinq ans.

“Frontier inaugure une nouvelle ère d’informatique exascale pour résoudre les plus grands défis scientifiques du monde”, a déclaré le directeur de l’ORNL, Thomas Zacharia. “Cette étape n’offre qu’un aperçu de la capacité inégalée de Frontier en tant qu’outil de découverte scientifique. C’est le résultat de plus d’une décennie de collaboration entre les laboratoires nationaux, les universités et l’industrie privée, y compris le projet de calcul exascale du DOE, qui déploie les applications , les technologies logicielles, le matériel et l’intégration nécessaires pour assurer un impact à l’exascale.”

Les classements ont été annoncés lors de l’International Supercomputing Conference 2022 à Hambourg, en Allemagne, qui rassemble des leaders du monde entier dans le domaine du calcul haute performance, ou HPC. Les vitesses de Frontier ont dépassé celles de tout autre supercalculateur dans le monde, y compris le Summit de l’ORNL, qui est également hébergé à l’Oak Ridge Leadership Computing Facility de l’ORNL, une installation utilisateur du DOE Office of Science.

Frontier, un superordinateur HPE Cray EX, a également revendiqué la première place sur la liste Green500, qui évalue la consommation d’énergie et l’efficacité des systèmes de supercalcul disponibles dans le commerce, avec des performances de 62,68 gigaflops par watt. Frontier a complété le classement semestriel avec la première place dans une catégorie plus récente, l’informatique à précision mixte, qui évalue les performances dans les formats couramment utilisés pour l’intelligence artificielle, avec une performance de 6,88 exaflops.

Le travail de livraison, d’installation et de test de Frontier a commencé pendant la pandémie de COVID-19, alors que les arrêts dans le monde entier mettaient à rude épreuve les chaînes d’approvisionnement internationales. Plus de 100 membres d’une équipe public-privé ont travaillé 24 heures sur 24, de l’approvisionnement de millions de composants à la livraison des pièces du système dans les délais, en passant par l’installation et le test minutieux de 74 armoires de supercalculateurs HPE Cray EX, qui comprennent plus de 9 400 nœuds alimentés par AMD et 90 miles de câbles réseau.

« Lorsque les chercheurs auront accès au système Frontier entièrement opérationnel plus tard cette année, cela marquera l’aboutissement d’un travail commencé il y a plus de trois ans impliquant des centaines de personnes talentueuses du ministère de l’Énergie et de nos partenaires industriels chez HPE et AMD », a déclaré ORNL Associate Le directeur du laboratoire pour l’informatique et les sciences computationnelles, a déclaré Jeff Nichols. “Les scientifiques et les ingénieurs du monde entier mettront ces vitesses de calcul extraordinaires à profit pour résoudre certaines des questions les plus difficiles de notre époque, et beaucoup commenceront leur exploration dès le premier jour.”

La performance globale de Frontier de 1,1 exaflops se traduit par plus d’un quintillion d’opérations en virgule flottante par seconde, ou flops, tel que mesuré par le test High-Performance Linpack Benchmark. Chaque flop représente un calcul possible, comme l’addition, la soustraction, la multiplication ou la division.

Les premières performances de Frontier sur la référence Linpack représentent plus de sept fois celles de Summit à 148,6 pétaflops. Summit continue d’être une machine de travail impressionnante et hautement classée pour la science ouverte, classée numéro quatre sur le TOP500.

Les performances de calcul à précision mixte de Frontier ont atteint environ 6,88 exaflops, soit plus de 6,8 quintillions de flops par seconde, comme mesuré par le test High-Performance Linpack-Accelerator Introspection, ou HPL-AI. Le test HPL-AI mesure les vitesses de calcul dans les formats informatiques généralement utilisés par les méthodes d’apprentissage automatique qui font progresser l’intelligence artificielle.

Les simulations détaillées sur lesquelles s’appuient les utilisateurs HPC traditionnels pour modéliser des phénomènes tels que les cellules cancéreuses, les supernovas, le coronavirus ou la structure atomique des éléments nécessitent une précision de 64 bits, une forme de précision informatique exigeante en termes de calcul. Les algorithmes d’apprentissage automatique nécessitent généralement beaucoup moins de précision – parfois aussi peu que 32, 24 ou 16 bits – et peuvent tirer parti du matériel spécial dans les unités de traitement graphique, ou GPU, sur lesquels s’appuient des machines comme Frontier pour atteindre même des vitesses plus rapides.

L’ORNL et ses partenaires continuent d’exécuter la mise en place de Frontier dans les délais. Les prochaines étapes comprennent la poursuite des tests et de la validation du système, qui reste sur la bonne voie pour l’acceptation finale et l’accès scientifique précoce plus tard en 2022 et ouvert pour la science complète au début de 2023.

Faits sur Frontier

Les performances exascale du supercalculateur Frontier sont rendues possibles par certaines des technologies HPE et AMD les plus avancées au monde :

• Frontier dispose de 74 armoires de supercalculateurs HPE Cray EX, qui sont spécialement conçues pour prendre en charge les performances et l’échelle de supercalcul de nouvelle génération, une fois ouvertes pour un accès scientifique précoce.
• Chaque nœud contient un processeur EPYC optimisé et quatre accélérateurs AMD Instinct, pour un total de plus de 9 400 CPU et plus de 37 000 GPU dans l’ensemble du système. Ces nœuds offrent aux développeurs des capacités plus faciles pour programmer leurs applications, grâce à la cohérence permise par les processeurs EPYC et les accélérateurs Instinct.
• HPE Slingshot, la seule structure Ethernet hautes performances au monde conçue pour les solutions HPC et IA de nouvelle génération, y compris les charges de travail plus volumineuses et gourmandes en données, pour répondre aux demandes de vitesse plus élevée et de contrôle de la congestion pour que les applications fonctionnent en douceur et améliorent les performances.
• Un sous-système d’E/S de HPE qui sera mis en ligne cette année pour prendre en charge Frontier et l’OLCF. Le sous-système d’E / S comprend une couche de stockage dans le système et Orion, un système de fichiers central amélioré basé sur Lustre qui est également le système de fichiers parallèle unique le plus grand et le plus rapide au monde, basé sur le système de stockage Cray ClusterStor E1000. La couche de stockage intégrée au système utilisera des périphériques de stockage locaux de nœud de calcul connectés via des liaisons PCIe Gen4 pour fournir des vitesses de lecture maximales de plus de 75 téraoctets par seconde, des vitesses d’écriture maximales de plus de 35 téraoctets par seconde et plus de 15 milliards de lectures aléatoires. lire les opérations d’entrée/sortie par seconde. Le système de fichiers central Orion fournira environ 700 pétaoctets de capacité de stockage et des vitesses d’écriture maximales de 5 téraoctets par seconde.
• En tant que système de supercalcul de nouvelle génération et le plus rapide au monde pour la science ouverte, Frontier est également économe en énergie, en raison de ses capacités de refroidissement par liquide. Ce système de refroidissement favorise un centre de données plus silencieux en éliminant le besoin d’un système plus bruyant et refroidi par air.