Le calcul intensif se heurte à un autre mur. Pour accomplir le prochain passage à l’échelle, pour contenir la consommation électrique des calculateurs de demain, la communauté HPC va devoir innover – sur tous les plans. L’état de l’art le confirme : il reste bien du chemin à parcourir…

Ce dossier se compose des articles suivants :
    • Des composants plus sobres
    • Où l’on rouvre la chasse au Gaspi
    • Des successeurs au silicium
    • Coup de chaud sur le refroidissement
    • De nouvelles architectures système
    • Repenser le logiciel
 
L’ère de la conquête s’achève. L’époque où il suffisait de construire le datacenter le plus grand et d’installer le plus de racks possible pour disposer du calculateur le plus puissant – cette époque est révolue. Les 33,86 Pflops de Tianhe-2 seront sans doute bientôt dépassés, mais peut-être pas sa colossale consommation électrique. On estime à 24 MW la puissance nécessaire pour alimenter ses armoires de calcul et son système de refroidissement. En cela, Tianhe-2 est peut-être le dernier représentant d’une espèce vouée à l’extinction. Rappelez-vous, l’époque de la conquête spatiale : après quelques missions sur la Lune, il était tout simplement devenu trop coûteux de se projeter au-delà. Pour le HPC, même combat ! La nouvelle frontière, celle dont on ignore encore globalement les contours, c’est l’efficacité énergétique, le ratio flops/joule, la consommation électrique globale… bref, l’ensemble des technologies matérielles et logicielles qui doivent concourir à rendre soutenable le passage à l’échelle.

Déployer un calculateur exaflopique est aujourd’hui théoriquement possible, mais aucun pays, pas même la Chine, ne pourrait supporter durablement le coût de son fonctionnement en production – de l’ordre de vingt fois, au minimum, celui de Tianhe-2. Aux Etats-Unis, le DoE (Département de l’Energie) a d’ores et déjà fixé la règle du jeu : l’exascale, oui, à condition que les infrastructures restent dans une enveloppe énergétique contenue à 20 MW. Pour Marie-Christine Sawley, Directrice de l’Exascale Lab d’Intel à Bruyères-le-Châtel, “ce niveau de consommation doit être tenu alors même que, pour atteindre l’exascale, la puissance de calcul doit être multipliée par 30. L’écart donne une idée de la réalité des enjeux auxquels nous devons faire face aujourd’hui.”

Si cette problématique est d’importance fondamentale dans tous les projets de recherches HPC globaux ou granulaires, elle est tout aussi déterminante pour l’acquisition ou le renouvellement des calculateurs publics ou privés. Dans les appels d’offre, le nombre de kW consommés est devenu l’un des chiffres clés, au point  de façonner les réponses. “Si je dispose d’une enveloppe énergétique de 2 MW“, déclare Jean-Pierre Panziera, Directeur Technique HPC de Bull, “quel est le meilleur système pour en tirer profit ? Cette aspect est devenu crucial dans le dimensionnement des machines. C’en est même parfois la contrainte principale : on parle kW, MW avant même de parler Tflops…”

Même en France, où un industriel peut se procurer de l’électricité à 6-7 centimes le KW contre plus de 11 à 15 centimes dans certaines régions d’Allemagne, la consommation électrique est un enjeu capital. 11 centimes le kW, c’est un million d’Euros par an par MégaWatt. Cette problématique est parfaitement illustrée par Pangea. Total avait fixé la limite supérieure de consommation à 3 MW. Il appartenait à chaque constructeur de définir une configuration capable d’offrir la puissance maximale dans cette limite. Le constat est le même pour les projets de type Equip@Meso au niveau régional : un certain nombre de choix techniques ont été dictés par des considérations logistiques liées au provisionnement et au financement de l’énergie.

A ces problématiques, il va falloir des réponses concrètes. C’est à un tour d’horizon des solutions actuellement à l’étude que nous vous convions maintenant.