Le Centre de la NASA pour la simulation du climat (NCCS) a presque triplé la performance de pointe de son supercalculateur Discovery, la portant à plus de 3,3 petaflops, ou 3361 milliards d’opérations en virgule flottante par seconde.

Cette mise à niveau sans précédent est nécessaire pour répondre à l’explosion des demandes qui en matière de modélisation des sciences de la Terre de la NASA. Il s’agissait d’opter pour l’équipement le mieux à même de faire tourner les applicatifs GEOS-5 (Goddard Earth Observing System Model) et NU-WRF (NASA Unified Weather and Research Forecasting).

Plus de cœurs pour plus de performances
La solution retenue à base de clusters rackables SGI a pour vocation de remplacer des parties du supercalculateur Discover datant de de 2011 pour constituer trois Scalable Compute Units (SCU) exploitant la génération actuelle de processeur Intel Xeon E5-2697 v3 Haswell comportant 14 cœurs chacun, pour un total cumulé de 64 512 cœurs de processeur.

Les équipes du NCCS gardent constamment à l’esprit les besoins de sa communauté d’utilisateurs lors de la définition technique des nouveaux composants de Discovery. « Au fur et à mesure que le nombre de cœurs croît, les besoins mémoire croissent également ce qui nous oblige à revoir le code source de nos applications pour en tirer parti » souligne Daniel Duffy, le directeur de l’unité HPC du NCCS. Au sein de chacun des trois SCUs, chaque cœur de processeur est flanqué de 4 Giga-octets de mémoire. Le total étant de 138 Téra-octets.

Un modèle terrestre qui gagne en précision
De fait, les résultats calculés par le modèle de calcul global GEOS-5 à 12 km de résolution sont repris par les nouveaux clusters pour calculer des modèles régionaux en meilleure définition de 24, 12 et 4 km. Les chercheurs comparent ensuite le gain de précision sur les phénomènes météorologiques tels que les tempêtes de neige du nord-ouest des Etats-Unis, les tempêtes estivales du milieu des Etats-Unis et l’évolution du tissu fluvial hivernal des états de l’ouest. Un autre progrès architectural est la présence d’un fabric d’interconnexion à pleine vitesse. Sur les nouveaux serveurs, chaque nœud composé de 28 cœurs communique avec les autres nœuds via un lien Infiniband FDR (Fourteen Data Rate) autorisant des débits de 56 gigabits par seconde.

“Les modèles de calculs GEOS-5 deviennent très volumineux et nécessitent des processeurs et des bus de communications extrêmement rapides. S’ils sont insuffisamment dimensionnés, cela peut devenir un handicap pour la bonne marche des simulations devant être calculées » insiste Daniel Duffy. Cette débauche de données due au gain de précision des modèles calculés impacte également les besoins de stockage de Discovery, lesquels ont été augmentés à 33 Peta-octets. Le délai normal d’installation est d’un SCU par an. “Lorsque nous aurons terminé, nous aurons installé trois SCU en 7 mois “, a déclaré l’administrateur système de Discovery Mike Donovan.