La fourniture par Bull d'un supercalculateur destiné à la simulation du fonctionnement de l'arme nucléaire jette un coup de projecteur sur un domaine discret de l'informatique, celui du calcul scientifique et des supercalculateurs.
L'occasion de faire un point sur les technologies et le marché.

Histoire des supercalculateurs

Dans les années 70-80 Fujitsu, Nec, Control Data puis Cray proposent des supercalculateurs de plus en plus puissants. On parle alors de calcul parallèle, de machines vectorielles, d'arséniure de gallium... On fabrique ces engins comme des Formules 1, chaque élément étant le summum de ce que permettent la recherche et la technologie. Les coûts sont très élevés et la puissance double tous les 18 mois, comme le prévoit la loi de Moore.
Aujourd'hui, le supercalculateur est basé sur l'emploi de composants standards d'origine Intel, AMD ou PowerPC (les COTS) dont la puissance brute est remarquable. On les assemble entre eux pour obtenir une puissance encore supérieure.
Par exemple, un seul microprocesseur Itanium d'Intel délivre 6,4 gigaflops, soit les performances de 50 à 60 Cray-1 de 1976 (100 mégaflops en puissance de crête). Il est fabriqué par dizaine de millions d'unités à un coût comparativement très faible.

A quoi sert un HPC

L'appellation HPTC (High Performance Technical Computing), indiquant qu'on réservait ce type de système à des calculs scientifiques particulièrement exigeants (météo, espace..) a laissé la place à HPC (High Performance Computing), qui intéresse un domaine plus vaste.
Le HPC concerne désormais également le monde industriel :

• automobile, aviation, espace (simulation de crash tests, par exemple),
• banque, finance (calcul du risque financier),
• monde médical (biologie, génome...)

Enfin, l'HPC n'est pas seulement un supercalculateur, c'est une solution (calculateur + logiciel + prestations).

Evolution de la demande de supercalculateurs HPC

Auparavant, l'utilisateur définissait ses programmes en fonction de la puissance dont il disposerait à 10 ans. Il limitait ainsi son besoin par rapport à des plans fixés à très long terme.
Depuis le milieu des années 90, les grands laboratoires notamment, ont eu besoin pour la recherche nucléaire d'utiliser la simulation numérique et se sont fixé un objectif en terme de puissance. Cet objectif était extrêmement au-delà des prévisions.
C'est donc le client final qui a imposé la technologie de combinaison de processeurs standards en parallèle pour des raisons techniques et économiques.
Autre évolution significative, si l'utilisateur demandait autrefois seulement de lui construire la machine la plus puissante possible, il recherche désormais une solution complète à son besoin.

Structure des supercalculateurs

Pour obtenir un HPC, il faut généralement réunir :

• une grande puissance de calcul, obtenue par l'assemblage de centaines, voire de milliers de processeurs performants,
• une capacité mémoire étendue et rapide,
• un système d'interconnexion extrêmement performant permettant de distribuer travail et données sur chaque processeur,
• une gestion efficace des entrées-sorties.

Le réseau qui relie les différents processeurs et les différents noeuds du système a une importance critique. La puissance de calcul ne peut être obtenue que si l'on peut faire entrer et sortir les données du système au même rythme. Deux paramètres sont primordiaux, la latence et la bande passante.