Premier supercomputer pétaflopique japonais, Tsubame 2.0, classé quatrième machine la plus puissante du monde en novembre au Top 500 des superordinateurs, affiche un rendement de 2,4 pétaflops, soit 15 fois la puissance de son prédécesseur, le Tsubame. Comme ce dernier, cette version 2.0 tourne sur un mélange de CPU et de GPU très adaptés pour effectuer rapidement des opérations similaires sur de grandes quantités de données. Ils sont en particulier beaucoup plus efficaces que les processeurs pour résoudre des problèmes de dynamique moléculaire, des simulations physiques et pour le traitement d'image. Ils permettent aussi à la machine de consommer moins d'énergie. Le mérite en revient à Satoshi Matsuoka, directeur du département Global Scientific Information and Computing Center de l'université japonaise, lequel, pendant la planification du supercalculateur, avait demandé à ses chercheurs de construire une « belle machine qui ne consomme pas plus d'électricité. » L'université dépensait déjà environ 1,5 million de dollars par an pour alimenter le supercomputer existant et ne voulait pas voir sa note augmenter davantage. «Nous ne sommes pas limités par l'argent, ni par l'espace, ni par nos connaissances ou nos compétences. Notre limite, c'est la consommation d'énergie, » avait-il déclaré.

Un travail réalisé avec Hewlett-Packard

Pour construire le supercalculateur, le directeur avait sollicité Hewlett-Packard, Nvidia et à d'autres entreprises auxquelles il avait fait part de ses spécifications et de ses choix de conception. En 2009, pendant l'International Supercomputing Conference, celui-ci rencontre notamment Edward Turkel, directeur du marketing des produits HPC chez HP. « Nous avons parlé des exigences demandées pour réaliser ce nouveau système, » se souvient le responsable de HP. « Évidemment, nous devions construire un supercalculateur de très haute performance, de plusieurs pétaflops, avec une performance soutenue supérieure à 1 pétaflops. Mais il fallait aussi réaliser une machine de petite taille qui s'adapte au centre de calcul et peu gourmande en énergie !», a-t-il ajouté. «Nous nous sommes un peu grattés la tête pour dire finalement : Ça va être intéressant ! »


Satoshi Matsuoka, directeur du département Global Scientific Information and Computing Center de l'université de Tokyo

Association de puces Intel et Nvidia

Quand Satoshi Matsuoka a présenté les exigences du Tokyo Tech à Edward Turkel, celui-ci rappelle que HP avait déjà travaillé avec Nvidia sur la conception d'un serveur haute performance utilisant des GPU. « Une fois connues les spécifications, la conception a été affinée afin de répondre aux exigences de puissance et d'espace. Au final, nous avons construit un supercalculateur de 1408 noeuds, avec au coeur de chaque noeud, un serveur HP ProLiant SL390 doté d'un processeur Intel Xeon et des GPU Nvidia Tesla. » À l'intérieur de chacun des 1408 noeuds, il y a trois puces Tesla, chaque puce abritant 448 coeurs soit un total de près de 1,9 million de coeurs graphiques. Ce sont ces GPU qui donnent au Tsubame 2.0 l'essentiel de sa puissance. La machine a été classée au quatrième rang du Top 500 avec une performance soutenue maximale de 1,2 pétaflops (soit 1,2 million de milliards d'opérations à virgule flottante par seconde) et le deuxième au Green 500 pour son efficacité énergétique de 958 Mégaflops par watt. C'est le seul ordinateur à figurer dans les cinq premiers dans ces deux classements très recherchés.

Aujourd'hui, le Tsubame 2.0 est terminé et fonctionnel. L'université a ouvert son accès à des entreprises et des organismes qui souhaitent utiliser une partie de sa capacité. Le temps de calcul peut être acheté via le site Internet de l'université.