Qu'est-ce que le calcul intensif (HPC) ?

La prolifération des données, aux côtés d'applications et de cas d'utilisation gourmands en données et basés sur l'IA, sont à l'origine de la demande en puissance de calcul du HPC.

Qu'est-ce que le HPC ?

  • Le calcul intensif (HPC) est un type d'applications et de charges de travail qui résolvent des tâches gourmandes en puissance de calcul.

  • La demande pour le HPC est en croissance à cause de cas d'utilisation riches en données et basés sur l'IA dans des environnements universitaires et industriels.

  • Les clusters HPC sont basés sur des processeurs hautes performances avec mémoire et stockage à grande vitesse, ainsi que d'autres composants avancés.

author-image

Par

Pourquoi le HPC est-il important ?

Le calcul intensif (HPC) n'est pas nouveau. Les stations de travail HPC et les supercalculateurs jouent un rôle essentiel dans la recherche universitaire depuis des décennies, en résolvant des problèmes complexes et en permettant des découvertes et des innovations.

Ces dernières années, la quantité de données a rapidement augmenté et de nombreuses applications nouvelles tirent parti de la puissance du HPC (c'est-à-dire la capacité à effectuer des opérations intensives en termes de calculs sur des ressources partagées) pour obtenir des résultats en moins de temps et à un coût inférieur par rapport à l'informatique traditionnelle. Parallèlement, le matériel et les logiciels HPC sont devenus plus abordables et plus répandus.

Les scientifiques, les ingénieurs et les chercheurs dépendent du HPC pour un éventail de cas d'utilisation, notamment les prévisions météorologiques, l'exploration pétrolière et gazière, la physique, la mécanique quantique et d'autres domaines de la recherche universitaire et d'applications commerciales.

Comment fonctionne le HPC ?

Bien que le HPC puisse être exécuté sur un seul nœud, son véritable atout provient de la connexion de plusieurs nœuds HPC en un cluster ou un superordinateur doté de capacités de traitement de données parallèles. Les clusters HPC peuvent calculer des simulations à grande échelle, une inférence IA et des analyses de données qui pourraient ne pas être possibles sur un système unique.

Certains des premiers et plus importants supercalculateurs ont été développés par Cray et IBM, qui sont aujourd'hui des partenaires Intel® Data Center Builders. Les superordinateurs modernes sont des clusters HPC à grande échelle composés de CPU, d'accélérateurs, d'une structure de communication haute performance ainsi que d'une mémoire et d'un stockage sophistiqués, le tout fonctionnant ensemble sur tous les nœuds pour éviter les goulots d'étranglement et offrir les meilleures performances possibles.

Faire évoluer les performances

Les applications HPC tirent parti des architectures matérielles et logicielles qui répartissent les calculs entre les ressources, généralement sur un serveur unique. Le traitement parallèle au sein d'un système unique peut offrir des gains de performances importants, mais les applications ne peuvent évoluer que dans les limites des capacités de ce système.

Étendre les performances

Lorsque plusieurs systèmes sont configurés pour agir comme un seul, les clusters HPC qui en découlent permettent aux applications d'étendre leurs performances en répartissant les calculs sur plus de nœuds en parallèle.

Avantages du HPC

Le HPC est de plus en plus accepté dans les milieux universitaires et dans l'entreprise à mesure que la demande en matière de gestion d'énormes ensembles de données et d'applications avancées grandit. Et avec l'avènement de processeurs hautement évolutifs et hautes performances ainsi que de mémoire, de stockage et de mise en réseau à grande vitesse et à grande capacité, les technologies HPC sont devenues plus accessibles. Les scientifiques et les ingénieurs peuvent exécuter des charges de travail HPC sur leur infrastructure sur site, ou ils peuvent s'étendre grâce à des ressources basées sur le Cloud qui ne nécessitent pas de grandes dépenses.

Cas d'utilisation du HPC

Aujourd'hui, les laboratoires de recherche et les entreprises dépendent du HPC pour la simulation et la modélisation dans diverses applications, notamment la conduite autonome, la conception et la fabrication de produits, les prévisions météorologiques, l'analyse des données sismiques et la production d'énergie. Les systèmes HPC contribuent également aux progrès en matière de médecine de précision, d'évaluation des risques financiers, de détection des fraudes, de mécanique des fluides numérique et dans d'autres domaines.

Éléments HPC

Les systèmes de calcul intensif (HPC) les plus productifs sont conçus autour d'une combinaison de produits matériels et logiciels HPC avancés. Le matériel pour HPC comprend généralement des processeurs hautes performances, une structure, de la mémoire, du stockage et des composants réseau, ainsi que des accélérateurs pour des charges de travail HPC spécialisées.

Les logiciels de plate-forme HPC, les bibliothèques, les cadres optimisés pour le Big Data et le Deep Learning, et d'autres outils logiciels aident à améliorer la conception et l'efficacité des clusters HPC.

HPC et Intel

Intel offre un portefeuille de technologies complet pour aider les développeurs à exploiter pleinement le potentiel du calcul intensif.

Le matériel Intel® fournit une base solide pour des solutions HPC agiles et évolutives. Intel propose également une gamme de logiciels et d'outils pour les développeurs pour prendre en charge des optimisations de performances qui tirent parti des processeurs, des accélérateurs et d'autres puissants composants Intel®.

Grâce à cette large gamme de produits et de technologies, Intel offre une approche basée sur des normes pour de nombreuses charges de travail HPC courantes grâce aux spécifications de la plateforme HPC Intel®.

Processeurs et accélérateurs HPC

La gamme de processeurs et d'accélérateurs HPC Intel, y compris les processeurs et FGPA Intel® Xeon® Scalable, prend en charge les charges de travail HPC dans des configurations allant des stations de travail aux supercalculateurs.

Logiciels et outils HPC

Intel propose les outils et logiciels dont les développeurs ont besoin pour rationaliser et accélérer le travail de programmation pour les applications HPC, y compris en matière d'IA, d'analyse et de logiciels de Big Data.

Stockage et mémoire HPC

L'évolution des besoins en stockage et en mémoire HPC a entraîné la nécessité de réduire la latence. Les solutions de mémoire et de stockage HPC Intel® sont optimisées pour les technologies de mémoire non volatile (NVM), les écosystèmes logiciels et d'autres composants d'architecture HPC.

Unités de stockage SSD Intel® Optane™

Les unités de stockage SSD Intel® Optane™ offrent la flexibilité, la stabilité et l'efficacité nécessaires en matière de stockage pour éviter les goulots d'étranglement des centres de données HPC et pour améliorer les performances.

DAOS

Le stockage d'objets asynchrones distribués (DAOS), activé par la mémoire persistante Intel® Optane™, améliore considérablement les E/S de stockage pour accélérer les projets de calcul intensif, d'IA et Cloud.

Mémoire persistante Intel® Optane™ (PMem)

PMem offre une combinaison unique de plus grandes capacités abordables et de la prise en charge de la persistance des données pour prendre en charge des modes de fonctionnement distinctifs et s'adapter aux besoins variés des charges de travail HPC.

Solutions Intel® Select pour le calcul intensif

Les solutions Intel® Select pour HPC sont des architectures de référence optimisées pour les performances HPC et conçues pour être évolutives, pour aider à accélérer les délais de découvertes.

HPC dans le Cloud

Les services Cloud HPC d'aujourd'hui peuvent prendre en charge les charges de travail les plus complexes et les plus difficiles, à l'aide de nombreuses technologies Intel® identiques à celles disponibles dans les centres de données sur site. Le débit pour HPC peut être accéléré dans le Cloud, où la disponibilité des ressources informatiques à la demande permet aux tâches d'avancer au lieu de trainer dans une file d'attente. Un autre avantage du HPC dans le Cloud est la possibilité d'évaluer les avantages d'exécuter vos charges de travail sur un matériel HPC présélectionné et configuré par fournisseur de services Cloud (CSP). Cela va vous aider à identifier ce qui fonctionne pour vous et quels ajustements ou optimisations il vous faut.

Les chercheurs et les développeurs peuvent déployer des charges de travail HPC sur une combinaison d'environnements sur site et Cloud HPC, soutenus par des plates-formes basées sur des architectures Intel® innovantes, auprès des principaux CSP dans le monde. Les partenaires de technologie Intel® peuvent offrir des conseils experts pour aider les entreprises à choisir les meilleures instances Cloud HPC.

Faire progresser le HPC

Les dernières avancées de l'informatique et des logiciels entraînent des avancées pour HPC. Intel travaille en étroite collaboration avec les OEM et l'écosystème HPC plus large pour optimiser les performances matérielles et intégrer le HPC à l'IA et à l'analyse.

Intel conçoit de nouvelles technologies, processeurs et matériaux HPC qui contribuent à faire passer l'informatique quantique du laboratoire au secteur commercial.

Les derniers superordinateurs basés sur des processeurs Intel® Xeon® Scalable sont en bonne voie pour relever les défis scientifiques les plus exigeants au monde, grâce à l'informatique exaflopique.

Calcul intensif et intelligence artificielle

La puissance combinée du HPC et de l'apprentissage automatique et profond est extrêmement prometteuse dans une variété d'applications, de la linguistique au séquençage génomique en passant par la modélisation du climat mondial. Intel supporte le HPC et l'IA en travaillant avec des partenaires de l'écosystème pour développer des architectures et solutions de référence, conçues spécifiquement pour ces solutions importantes.

Informatique exaflopique

À mesure que les scientifiques et les ingénieurs appliquent les technologies HPC pour résoudre des problèmes toujours plus complexes, ils construisent de puissants supercalculateurs qui fonctionnent à l'échelle exaflopique. Par exemple, le supercalculateur Aurora du Laboratoire national d'Argonne devrait fournir de nouvelles capacités pour intégrer l'analyse des données, l'IA et la simulation pour la modélisation 3D avancée.

D'autres projets HPC transformateurs comprennent le séquençage génomique au Broad Institute of MIT et à Harvard, la recherche avancée grâce à l'un des supercalculateurs les plus puissants au monde au Texas Advanced Computing Center (TACC), et des simulations d'accélérateurs de particules fondées sur les données issues du Grand collisionneur de hadrons de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN).

Intel prend en charge un HPC puissant et évolutif

Le calcul intensif offre un potentiel énorme pour les chercheurs, les développeurs et les ingénieurs issus du monde académique, du gouvernement et de l'industrie.

Les dernières avancées en matière d'informatique et logicielles permettent d'atteindre sans cesse de nouveaux résultats dans le domaine du HPC. Toutefois, choisir les configurations matérielles et logicielles optimales qui offrent des solutions HPC puissantes et évolutives peut être difficile.

Intel continue de travailler en étroite collaboration avec les fournisseurs de solutions HPC pour optimiser les performances matérielles et mélanger le HPC et IA avec l'analyse. La puissance du HPC sur une architecture Intel® peut stimuler l'innovation et résoudre des problèmes de plus en plus complexes, ouvrant la voie à un avenir fondé sur l'informatique exaflopique et zettaflopique.

Questions fréquemment posées

Le calcul intensif (HPC) est un type d'applications et de charges de travail qui effectuent des opérations gourmandes en calculs sur des ressources partagées.

L'utilisation grandissante d'applications et de cas d'utilisation gourmands en données et basés sur l'IA a entraîné la demande croissante de HPC dans les milieux universitaires et industriels.

Le HPC est utilisé pour la simulation, la modélisation et l'analyse dans une grande variété de cas d'utilisation, y compris la conduite autonome, la conception et la fabrication de produits, les prévisions météorologiques, la médecine de précision, l'évaluation des risques financiers, la mécanique des fluides numérique et d'autres applications universitaires et commerciales.