Réduire la consommation en énergie des superordinateurs

Le Centre Leibniz de Supercomputing (LRZ) de Garching (Bavière) a reçu un soutien du Ministère fédéral de l'enseignement et de la recherche (BMBF) à hauteur d'environ un million d'euros, destiné à résoudre un problème majeur dans le calcul à haute performance: la gourmandise des machines. Déjà aujourd'hui, la consommation énergétique des superordinateurs (ou supercalculateurs) pour le fonctionnement et le système de refroidissement représente un défi pour les opérateurs des centres.

Le BMBF finance pour chacun des projets, quatre postes pour les membres du personnel universitaire ; l'aide concédée atteint 775.000 euros sur trois ans. Au sein des consortiums de projets sont impliqués, aux côtés du LRZ, le Centre de calcul régional de l'Université d'Erlangen (Bavière), l'Institut Fraunhofer des algorithmes et des calculs scientifiques (SCAI) de Sankt Augustin (Rhénanie du Nord-Westphalie) ainsi que les entreprises IBM, NEC et SorTech.

Projet SIMOPEK

Le but du projet "Simulation et optimisation du cycle énergétique des systèmes de climatisation des centres de données en tenant compte des scénarios d'exploitation de superordinateurs (SIMOPEK)" est de développer des méthodes et logiciels de modélisation et de simulation de cycle énergétique impliquant la dynamique du système. Ce projet intègre également de nouveaux composants et des concepts pour le recyclage de la chaleur résiduelle produite. Dans le cadre de ce projet, les deux superordinateurs SuperMUC et CoolMUC du LRZ sont examinés. Ces derniers sont refroidis par un "liquide de refroidissement à haute température". Le cycle de l'énergie correspondante est étudié en détail et optimisé. C'est la première étude sur un centre de calcul en tant qu'unité, incluant l'infrastructure, les facteurs externes, les objectifs du centre, les scénarios opérationnels et le comportement de l'ordinateur. Des économies de plusieurs millions d'euros sur cinq ans (durée de vie de la machine) seraient possibles.

En fin de projet, les développements doivent être utilisés sur les nouvelles machines (notamment les technologies de refroidissement et d'utilisation de la chaleur résiduelle). Une extension à d'autres applications dans la gestion de l'énergie est également prévue.

Projet FEPA

Alors que SIMOPEK se focalise sur le matériel, le projet "FEPA - Cadre souple pour l'analyse énergétique et la performance des applications hautement parallèles" se concentre sur les applications qui s'exécutent sur les ordinateurs. Il s'agit de mettre en place un logiciel de surveillance pour l'analyse systématique de l'efficacité des applications en fonction du système informatique utilisé. Cela passe par l'optimisation ciblée de la performance et de la consommation d'énergie des applications, ce qui permettrait une réduction de la consommation d'énergie en adaptant les modalités d'exécution (réglage de la fréquence, utilisation de moins de processeurs, etc.).

Les deux projets courent sur trois ans. "Le LRZ apporte aux deux projets son expérience en termes d'efficacité énergétique dans le calcul intensif. Notre institut est l'un des premiers et des principaux organismes mondiaux qui font face au grand défi de continuer à augmenter la puissance de calcul des supercalculateurs futurs de façon exponentielle, tout en diminuant l'énergie nécessaire pour garantir un coût abordable. Avec les partenaires du projet, nous partageons une longue et fructueuse collaboration. Nous sommes sûrs que nous nous dirigeons ensemble vers des supercalculateurs efficients énergétiquement qui pourront alors passer la barrière de l'exaflop (milliard de milliard d'opérations par seconde)", explique Arndt Bode, directeur du LRZ.