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Le supercalculateur européen exascale JUPITER se classe à la première place de la liste GREEN500 et devient ainsi la référence en matière d’efficacité énergétique

mai 2024 par Marc Jacob

Le premier module du supercalculateur exascale JUPITER, baptisé JEDI, se classe à la première place de la liste Green500 des supercalculateurs mondiaux les plus efficaces en énergie, comme l’annoncent aujourd’hui le Centre de recherche de Jülich (Forschungszentrum Jülich) et l’entreprise commune EuroHPC, associés au consortium ParTec-Eviden, lors de l’ISC (International Supercomputing Conference) à Hambourg. Installé en avril par le consortium franco-allemand, le système de développement JEDI possède déjà le même matériel que le module booster JUPITER, actuellement en cours de construction au Centre de recherche de Jülich.

Le développement rapide de la numérisation et le recours croissant à l’intelligence artificielle nécessitent de plus en plus de puissance de calcul et, en retour, d’énergie. En Allemagne, les centres de données représentent désormais environ 4 % de la consommation d’électricité et cette tendance est à la hausse. En conséquence, la question de l’efficacité des calculateurs a pris une importance croissante ces dernières années. La recherche et les mesures visant à améliorer l’efficacité énergétique se renforcent également.

Le supercalculateur JUPITER acquis par l’entreprise commune européenne pour le calcul à haute performance (EuroHPC JU) fait figure de véritable pionnier mondial dans ce domaine. Installé en avril, le premier module, l’instrument de développement exascale JUPITER (JEDI), est capable d’exécuter 72 milliards d’opérations à virgule flottante par watt, soit 10 % de plus que le record de 65 milliards d’opérations établi en septembre 2023 par le précédent numéro 1 de la liste GREEN500.

Le facteur décisif de l’efficacité exceptionnelle du module réside dans l’utilisation d’unités de traitement graphique (GPU) qui rendent possible l’optimisation des applications scientifiques de calcul. La quasi-totalité des grands systèmes présents dans la liste Green500 ont aujourd’hui fortement recours aux GPU, conçues pour exécuter des calculs avec une efficacité énergétique bien supérieure à celle des processeurs centraux (CPU) conventionnels.
Le système de développement JEDI est l’un des premiers systèmes dans le monde à s’appuyer sur les dernières générations de GPU de NVIDIA : la nouvelle puce Grace Hopper Superchip GH200, qui associe sur une seule puce la GPU Hopper et la CPU Grace du constructeur. Basé sur BullSequana XH3000, l’architecture la plus récente d’Eviden, le système intègre sa technologie de refroidissement à eau Direct Liquid Cooling, beaucoup moins énergivore que les systèmes conventionnels à air, et qui permet de réutiliser la chaleur générée en aval.

JEDI, le précurseur de JUPITER, est déjà doté des mêmes équipements que le futur module booster JUPITER exascale. Les scientifiques ont la possibilité d’accéder au matériel dès les premières phases de développement dans le cadre du programme de recherche et d’accès précoce JUPITER (JUPITER Research and Early Access Program, ou JUREAP) et peuvent ainsi optimiser leurs codes. Ils reçoivent dans ce cadre l’appui des experts du Centre de supercalcul de Jülich.

Supercalculateur exascale JUPITER
JUPITER est conçu pour être le premier supercalculateur d’Europe à franchir le seuil d’un exaflop, ce qui correspond à un quintillion (1 suivi de 18 zéros) d’opérations à virgule flottante par seconde. L’installation du système définitif interviendra au cours du second semestre 2024. Il sera dans un premier temps mis à la disposition des utilisateurs scientifiques dans le cadre du programme d’accès précoce avant d’être accessible aux utilisateurs généraux au début 2025.
La puissance de calcul gigantesque de JUPITER aidera à repousser les limites des simulations scientifiques et à former les grands modèles d’intelligence artificielle. Le système exascale modulaire s’appuie sur l’architecture de système modulaire dynamique (dMSA) mise au point par ParTec et le Centre de supercalcul de Jülich. Le module booster JUPITER, qui est actuellement installé, sera composé d’environ 125 racks BullSequana XH3000 et d’environ 24 000 GH200 Superchips de NVIDIA, interconnectés par le réseau InfiniBand NVIDIA Quantum-2. Pour les calculs 8 bits, très utilisés pour former les modèles d’intelligence artificielle, la puissance de calcul devrait dépasser largement les 70 exaflops. À ce jour, cette performance devrait faire de JUPITER le calculateur le plus rapide du monde pour l’intelligence artificielle.
Selon les estimations, la consommation d’énergie de JUPITER s’établira à environ 11 mégawatts en moyenne une fois le système pleinement opérationnel. D’autres mesures viendront contribuer à un usage encore plus durable de l’énergie. Le centre de données modulaire qui abritera JUPITER est conçu pour extraire la chaleur générée pendant le refroidissement avant de l’utiliser pour chauffer les bâtiments du campus du Centre de recherche de Jülich.
Tous les composants matériels et logiciels de JUPITER seront installés et gérés par par la pile de gestion unique JUPITER. Il s’agit d’une combinaison de ParaStation Modulo (ParTec), de SMC xScale (Eviden) et de composants logiciels de JSC.

Système de développement de JUPITER JEDI
Le système de développement de JUPITER JEDI est beaucoup plus petit que le calculateur exascale définitif. Il consiste en un rack unique de la dernière série BullSequana XH3000, qui contient actuellement 24 calculateurs individuels, dénommés nœuds de calcul. Ces nœuds de calcul sont interconnectés à l’aide de quatre commutateurs Quantum-2 InfiniBand de NVIDIA et seront complétés par 24 nœuds de calcul supplémentaires en mai.
Lors des mesures effectuées pour établir le classement Green500 des supercalculateurs les plus efficaces en énergie, le système JEDI a atteint une puissance de calcul de 4,5 quadrillions d’opérations à virgule flottante pas seconde, ou 4,5 petaflops, pour une consommation de courant moyenne de 66 kilowatts. Pendant le fonctionnement optimisé, la consommation de courant a été ramenée à 52 kilowatts.


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