Superordinateur
Ordinateur de calcul intensif conçu pour exécuter des simulations et analyses à très grande échelle, fondé sur le parallélisme, des interconnexions rapides et des solutions de refroidissement spécialisées.
Présentation
Un superordinateur est une machine informatique conçue pour traiter des volumes de calculs extrêmement élevés et résoudre des problèmes scientifiques, industriels ou militaires qui surpassent la capacité des ordinateurs personnels et des serveurs classiques. Plutôt que d'augmenter la vitesse d'un seul processeur, les superordinateurs combinent des milliers à des millions d'unités de calcul pour atteindre des performances mesurées en pétaflops ou exaflops.
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Principales caractéristiques
- Parallélisme massif : exécution simultanée de très nombreuses tâches ou threads.
- Interconnexion haute performance : réseaux internes à faible latence et grande bande passante.
- Hiérarchie mémoire : mémoire locale, partagée et systèmes de stockage à haut débit.
- Refroidissement et alimentation : solutions avancées pour évacuer la chaleur et fournir une énergie stable.
- Logiciels spécialisés : systèmes d'exploitation optimisés, bibliothèques de calcul parallèle (MPI, OpenMP) et outils de gestion de workload.
Architecture et composants
Les superordinateurs modernes peuvent reposer sur des processeurs multicœurs classiques, des processeurs vectoriels historiques ou des accélérateurs massivement parallèles comme les GPU. Ils sont assemblés en nœuds qui communiquent via des interconnexions à très faible latence (Infiniband, interconnexions propriétaires). Les nœuds sont logés dans des racks et connectés à des systèmes de stockage rapide. La conception tient compte de la consommation énergétique, des contraintes thermiques et de la fiabilité, d'où l'utilisation croissante du refroidissement liquide ou de l'immersion.
Histoire et évolution
L'histoire des superordinateurs illustre un passage du calcul vectoriel centralisé vers des architectures massivement parallèles et hétérogènes. Des fabricants historiques ont popularisé des machines à très haute performance; depuis, l'évolution technologique et la miniaturisation ont transféré des capacités autrefois réservées aux supercalculateurs vers les serveurs standards. Pour autant, les superordinateurs continuent de progresser en agrégeant davantage de cœurs, en améliorant les interconnexions et en adoptant des accélérateurs pour IA et simulation.
Usages et applications
Ils sont utilisés pour des domaines nécessitant des calculs intensifs et des jeux de données volumineux :
- prévision météorologique et modélisation climatique,
- simulation numérique en physique, chimie et ingénierie,
- analyse génomique et bioinformatique,
- recherche en intelligence artificielle et apprentissage profond,
- cryptanalyse, calculs financiers et conception de nouveaux matériaux.
Distinctions et faits notables
Les superordinateurs se distinguent des mainframes par leur orientation vers le calcul scientifique intensif plutôt que la gestion de transactions. Ils sont souvent classés par des benchmarks reconnus (par exemple le LINPACK dans le classement TOP500) qui évaluent leur capacité de calcul sur des suites d'opérations numériques. Enfin, leur coût d'exploitation élevé et leur consommation énergétique en font des infrastructures critiques hébergées dans des centres de calcul spécialisés, nécessitant ingénierie, supervision et centres de données adaptés.
Types
Les types de superordinateurs comprennent : la mémoire partagée, la mémoire distribuée et les matrices. Les supercalculateurs à mémoire partagée sont développés en utilisant un concept de calcul parallèle et de pipeline. Les supercalculateurs à mémoire distribuée sont constitués de nombreux (environ 100~10000) nœuds. Les séries CRAY de CRAYRESERCH et VP 2400/40, NEC의 SX-3 de HUCIS sont des types de mémoire partagée. nCube 3, iPSC/860, AP 1000, NCR 3700, Paragon XP/S, CM-5 sont des types de mémoire distribuée.
Un ordinateur de type array appelé ILIAC a commencé à fonctionner en 1972. Plus tard, le CF-11, le CM-2 et le Mas Par MP-2 (qui est également un type de matrice) ont été développés. Les super-ordinateurs qui utilisent une mémoire physiquement séparée comme mémoire partagée comprennent le T3D, le KSR1 et le Tera Computer.
Centres de supercalcul, organisations
Organisations
- DEISA Distributed European Infrastructure for Supercomputing Applications, une installation intégrant onze centres européens de supercalcul.
- NAREGI Japanese NAtional REsearch Grid Initiative impliquant plusieurs centres de supercalculateurs
- TeraGrid, une installation nationale intégrant neuf centres de supercalcul américains
Centres
- BSC Barcelona Supercomputing Center - Centre national de calcul intensif et centre de R&D espagnol
- CESCA Centre de Supercalcul de Catalogne - Centre de Supercomputacio de Catalunya
- CESGA Galicia Supercomputing Center - Centro de Supercomputación de Galicia
- Centre de superinformatique et de visualisation CeSViMa de Madrid
- CINECA Consortium interuniversitaire CINECA, Italie
- CINES Centre Informatique National de l'Enseignement Superieur, France
- Service national de superordinateurs CSAR UK exploité par Manchester Computing
- EPCC Edinburgh Parallel Computing Centre. Basé à l'université d'Edimbourg.
- Centre mondial d'information scientifique et de calcul du GSIC à l'Institut de technologie de Tokyo
- HECToR Service national britannique de superordinateur fourni par un consortium de l'EPCC, du Cray et du Numerical Algorithms Group (NAG)
- Service national de superordinateur HPCx au Royaume-Uni, exploité par l'EPCC et le Daresbury Lab
- IRB
- Minnesota Supercomputer Institute (anciennement Minnesota Supercomputer Center) géré par l'Université du Minnesota
- NASA Advanced Supercomputing facility
- Centre national pour la recherche atmosphérique (NCAR)
- Centre national pour les applications de superinformatique (NCSA)
- Centre de calcul scientifique de la recherche énergétique nationale (NERSC)
- Centre de superinformatique de l'Ohio (OSC)
- Centre de supercalcul de Pittsburgh, géré par l'université de Pittsburgh et l'université Carnegie Mellon.
- Centre de superinformatique de San Diego (SDSC)
- SARA (Stichting Academisch Rekencentrum Amsterdam), Amsterdam, Pays-Bas
- Le système X chez Virginia Tech
- Centre de calcul avancé du Texas (TACC)
- DCSC Centre danois de calcul scientifique. Basé à l'Université de Copenhague.
- PSNC (Poznan Supercomputing and Networking Center), Poznan, Pologne
- NSC Centre national de superordinateurs en Suède à l'université de Linköping, Suède
Machines spécifiques, à usage général
- Communiqué de presse sur Linux NetworX : Linux NetworX va construire le "plus grand" supercalculateur Linux
- Communiqué de presse de l'ASCI White
- MCR @ LLNL Linux NetworX Supercalculateur basé sur un supercalculateur "3ème plus grand supercalculateur en 2004"
- Article sur l'ordinateur japonais "Earth Simulator
- Site web "Earth Simulator" (en anglais)
- Informations sur le calcul haute performance NEC
- Supercalculateur supraconducteur
- Système informatique Blue Waters Petascale
Machines spécifiques, à usage particulier
- Articles sur l'ordinateur spécial GRAPE
- Plus d'informations sur les supercalculateurs à usage spécifique
- Informations sur l'ordinateur spécial APEmille
- Informations sur l'ordinateur spécial apeNEXT
- Informations sur le projet QCDOC, machines
Pages connexes
- Cluster (informatique)
- Le calcul en grille
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un superordinateur ?
R : Un superordinateur est un ordinateur doté d'une grande vitesse et d'une grande mémoire qui peut effectuer des tâches plus rapidement que tout autre ordinateur de sa génération.
Q : Dans quelle mesure les superordinateurs sont-ils plus rapides que les ordinateurs personnels ordinaires ?
R : Les superordinateurs sont généralement des milliers de fois plus rapides que les ordinateurs personnels ordinaires fabriqués à cette époque.
Q : À quels types de tâches les superordinateurs sont-ils utilisés ?
R : Les superordinateurs sont utilisés pour les prévisions météorologiques, le décryptage de codes, l'analyse génétique et d'autres tâches qui nécessitent de nombreux calculs.
Q : Comment les ingénieurs électriciens fabriquent-ils les superordinateurs ?
R : Les ingénieurs électriciens fabriquent des superordinateurs en reliant plusieurs milliers de microprocesseurs.
Q : Au fur et à mesure que la technologie progresse, comment la puissance des ordinateurs ordinaires se compare-t-elle à celle des superordinateurs du passé ?
R : Au fur et à mesure que les nouveaux ordinateurs deviennent plus puissants, de nouveaux ordinateurs ordinaires sont fabriqués avec des pouvoirs que seuls les superordinateurs avaient dans le passé, tandis que les nouveaux superordinateurs continuent de les surpasser.
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Auteur
AlegsaOnline.com Superordinateur Leandro Alegsa
URL: https://fr.alegsaonline.com/art/95042