Dans l'histoire de l'informatique, il y a toujours eu un supercalculateur qui s'est démarqué des autres. C'est pourquoi nous avons décidé de faire une revue historique de ces bêtes de l'informatique, qui ont non seulement été uniques, mais ont également battu des records et posé des jalons. Quels ont été les supercalculateurs les plus remarquables de l'histoire ?
Les superordinateurs sont ce que nous appelons familièrement les « ordinateurs de la NASA », en référence à un ordinateur extrêmement puissant qui est unique au monde à tout moment. Son énorme puissance de calcul est utilisée pour résoudre des problèmes techniques et scientifiques qui ne seraient pas possibles autrement.
Le fait qu'il s'agisse de constructions uniques signifie qu'elles ne se limitent pas souvent à être le cluster de matériel serveur, mais il y a eu des cas dans l'histoire dans lesquels des composants matériels tels que de nouvelles architectures de processeur ont été créés. De plus, une grande partie des avancées technologiques que l'on a vu apparaître pour les PC ont eu pour origine le développement d'un supercalculateur puis être mises en œuvre à grande échelle.
En bref, lorsque nous parlons de supercalculateurs, nous faisons référence au matériel le plus puissant de chaque instant de l'histoire de l'informatique.
Le CDC 6600, le premier des supercalculateurs de l'histoire
On doit le concept de supercalculateurs à l'informaticien Seymour Cray qui fut le premier à en proposer l'architecture générale. Cray a travaillé dans le centre de contrôle des données de l'armée des États-Unis et lorsque le CDC ne l'a pas laissé réaliser son invention, il a menacé de partir, à la fin ils ont cédé et cela lui a permis de créer le premier supercalculateur de l'histoire, le CDC 6600.
Le CDC 6600 était le supercalculateur le plus puissant de 1964 à 1969, c'était une pièce complexe pour l'époque composée de 400,000 40 transistors au total, une vitesse d'horloge de 3 MHz et une unité à virgule flottante à 1 MFLOPS. N'oublions pas que les premiers ordinateurs personnels sortis une décennie plus tard fonctionnaient à des vitesses comprises entre 4 MHz et XNUMX MHz, étaient constitués de quelques milliers de transistors et manquaient d'unité à virgule flottante.
L'ordinateur le plus puissant à l'époque était l'IBM 7030 et le CDC 6600 l'a surpassé à tous égards, faisant de Seymour Cray et de ses conceptions une référence en matière de calcul haute performance, mais le CDC 6600 n'était que le début de l'histoire.
Cray-1, les supercalculateurs qui ont vu naître l'unité SIMD
Aujourd'hui, les unités SIMD se trouvent dans tous les processeurs pour appareils de toutes sortes, mais nous devons leur existence au deuxième supercalculateur de l'histoire. Qui a également été conçu par Seymour Cray, mais cette fois déjà sous la société nommée avec son nom de famille, Cray Research et le premier de ses supercalculateurs.
Le Cray-1 a été lancé en 1975 et utilisait un 80 MHz Processeur et avait une unité SIMD à virgule flottante de précision 64 bits intégrée, ce qui était un pas de géant qui permettait un saut des 3 MFLOPS de puissance du CDC. 6600 à 160 MFLOPS dans le Cray-1. Pour vous donner une idée de ce que cela signifiait potentiellement, nous devons dire que ce n'est qu'au milieu des années 90 que nous n'avons pas vu de CPU dans PC avec la même puissance que le Cray-1 en virgule flottante et ce n'est que le apparence de Intella technologie SSE et AMD's 3Dnow, nous n'avons pas vu de SIMD à virgule flottante 64 bits dans un processeur PC.
En 1982, Cray Research a lancé une version améliorée de son supercalculateur sous la forme de son Cray X-MP, où les initiales "MP" viennent de multiprocesseur et n'en avait pas un mais quatre, qui atteignaient 105 MHz chacun et avec une puissance de 820 MFLOPS. , mais votre chant du cygne est venu sous la forme du Cray 2 sorti en 1985 qui a augmenté la puissance à 1.9 GFLOPS. Le Cray-2 était
Cray-2, le supercalculateur de la NASA
On doit le mème « supercalculateur de la NASA » à Cray-2, créé pour la célèbre agence spéciale et déployé en 1985, était à la fois un chant du cygne pour Cray Research et le dernier de ses supercalculateurs. Cray Research a augmenté le nombre de processeurs de ce premier supercalculateur avec 8 cœurs de processeur. Ce qui a également ajouté une série de processeurs supplémentaires, chargés de gérer l'accès à la mémoire, au stockage et aux interfaces d'E/S. Sa puissance de calcul ? 1.9 GFLOPS de puissance de calcul, ce n'était donc pas un bond si impressionnant, mais sa plus grande particularité est le fait qu'il était refroidi par liquide.
Cependant, la fin de la guerre froide approchait et pour la conception de ses supercalculateurs, Cray Research dépendait de l'énorme capital de défense de l'armée des États-Unis, en plus de cela ses CPU étaient d'une taille énorme et étaient impossibles à transférer vers autres marchés. En d'autres termes, lorsque le rideau de fer est tombé et que l'intérêt pour un supercalculateur de défense s'est affaibli, Cray a perdu ses plus gros clients qui lui ont permis non seulement de survivre, mais aussi de développer ses nouveaux processeurs.
ASCI Red, les supercalculateurs arrivent sur teraFLOP
Il est vite devenu évident que la conception de processeurs pas si complexes était nécessaire pour créer un superordinateur, car personne n'était prêt à dépenser d'énormes sommes d'argent après la fin de la guerre froide. Un changement de paradigme était donc nécessaire et il s'inscrivait dans le concept d'utilisation de processeurs beaucoup plus simples, comme ceux utilisés dans les PC et les serveurs pour la création de supercalculateurs.
Si nous parlons de CPU pour PC, l'un des plus importants était le Pentium Pro d'Intel, car il a introduit des concepts tels que l'utilisation d'un cache de deuxième niveau, la possibilité d'utiliser plus d'un processeur et l'exécution dans le désordre. Eh bien, la société fondée par Gordon Moore a commencé la conception de l'ASIC Red, qui était une bête pour l'époque composée de ni plus ni moins de 76 processeurs Intel Pentium Pro accompagnés de 1212 Go de RAM et 9298 processeurs pour les tâches informatiques. Support.
Le premier supercalculateur capable d'atteindre 1 TFLOPS de puissance dans l'histoire de l'informatique, cependant, et contrairement aux conceptions de Seymour Cray, le Pentium Pro n'est pas un processeur qui se démarquera par avoir une unité SIMD, en fait, il lui manquait un tel unité, mais il se distingue par être le premier supercalculateur de l'histoire à utiliser un processeur PC pour sa construction.
IBM Blue Gene et le NEC Earth Simulator, des supercalculateurs mythiques
Une fois la puissance du téraflop de puissance atteinte, le défi suivant était d'arriver au PetaFLOP avec un ordinateur, c'est-à-dire 1000 fois la puissance de calcul de l'ASCI Red conçu par Intel et il y avait de la place pour y parvenir. Faisant partie des entreprises confrontées à ce défi, IBM a décidé d'utiliser ses processeurs PowerPC pour la création de son Blue Gene, un projet qui a débuté en 1999 et ne s'est terminé qu'en novembre 2004.
Le premier BlueGene, connu sous le nom de BlueGene / L, était composé de ni plus ni moins de 131072 processeurs, un chiffre astronomique qui lui permettait d'atteindre 70.72 TFLOPS de puissance, quelque chose qu'un NVIDIA Le RTX 3090 n'atteint pas tout seul. Chiffre avec lequel il a réussi à surpasser le Earth Simulator de NEC, qui était le supercalculateur le plus puissant à l'époque.
Le Earth Simulator était un développement conjoint entre NEC et le gouvernement du Japon avec une capacité de près de 40 TFLOPS de puissance qui a été conçu en vue de la prévision météorologique. Il différait du Blue Gene par le fait qu'il était basé comme le Cray dans des processeurs avec de larges unités SIMD tandis que la conception IBM utilisait des processeurs PowerPC comme base sans ce type d'unités à l'intérieur. Ainsi, la conception d'IBM était plus similaire à l'ASCI Red tandis que Earth Simulator était au début de Cray.
L'IBM Roadrunner, enfin la puissance PetaFLOP est atteinte
En 2001, IBM a commencé le développement d'un processeur connu sous le nom de Cell Broadband Engine, qui est devenu célèbre pour être le processeur principal du PlayStation 3, mais a également été utilisé pour la création de l'IBM Roadrunner, un supercalculateur qui combinait un processeur. AMD Opteron avec une variante du CBEA utilisé dans PlayStation 3, qui utilisait des processeurs vectoriels ou SIMD appelés SPE inside.
L'IBM Roadrunner se composait de 6,912 12,960 processeurs AMD Opteron dual-core et de 1 XNUMX processeurs Cell Broadband Engine, un chiffre bien inférieur au Blue Gene, mais qui ne l'a pas empêché de franchir la barrière de puissance XNUMX PetaFLOP. Bien que le CBEA soit un processeur en soi, dans le Roadrunner, il était utilisé comme processeur de support pour accélérer les parties parallèles du code et était un précurseur de l'utilisation de GPU pour ces tâches dans un supercalculateur.
Le premier supercalculateur à utiliser des GPU
De nos jours, la plupart des supercalculateurs sont conçus avec un processeur et GPU à l'intérieur, mais comme vous le savez peut-être, cela n'a pas toujours été le cas et ce n'est qu'en 2008 qu'est apparu le premier supercalculateur qui utilisait un GPU pour effectuer ses calculs, bien qu'il l'ait fait. sur un système assez modeste par rapport à l'IBM Roadrunner.
Le TSUBAME a été créé par le Tokyo Institute of Technology et a utilisé la première génération de NVIDIA Tesla pour atteindre 170 TFLOPS, battant ainsi le Blue Gene et le Earth Simulator. Les processeurs graphiques avaient commencé à avoir la capacité d'exécuter des algorithmes de plus en plus complexes depuis la mise en œuvre des unités de shader, et avec l'architecture NVIDIA G80, ils étaient utilisés pour accélérer les algorithmes de calcul scientifique.
Cependant, un supercalculateur basé sur GPU n'a obtenu la première place qu'en 2013, date à laquelle un Cray ressuscité a lancé son Titan, composé de la combinaison de processeurs AMD Opteron et de GPU NVIDIA Tesla qui existaient à l'époque. La puissance de calcul obtenue ? 10 pétaflops. On parle donc d'un bond de plus de 50 fois en puissance en seulement 5 ans, démontrant l'énorme efficacité des GPU en puissance de calcul.
L'ère de l'ExaFLOP, la nouvelle barrière à franchir
Aujourd'hui, nous sommes à l'ère de l'ExaFLOP et l'objectif est d'atteindre 1 million de TeraFLOPS de puissance avec des supercalculateurs. Quelque chose qui a entraîné une obsession qui est la réduction de la consommation en communication, cela a conduit au développement de systèmes d'emballage et d'intercommunication avancés pour pouvoir atteindre ce chiffre sans faire exploser la consommation d'énergie.
Nous verrons les premiers supercalculateurs sous ce nouveau paradigme à partir de 2022, avec le supercalculateur El Capitan construit avec la technologie uniquement d'AMD et d'autre part Aurora avec la technologie CPU et GPU d'Intel. Les deux représentent une sorte de guerre froide entre les deux entreprises et leur développement a influencé et influencera les futures architectures et conceptions que nous aurons à l'avenir dans nos PC.
