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Le terme ??superordinateur?? renvoie ¨¤ un ordinateur dont les performances sont sup¨¦rieures ¨¤ celles d¡¯un ordinateur standard. Cela signifie souvent que les superordinateurs ont une architecture, des ressources et des composants qui les rendent extr¨ºmement puissants et leur permettent de fonctionner ¨¤ des vitesses op¨¦rationnelles ¨¦gales ou presque aux vitesses maximales.?

Les superordinateurs incluent la plupart des composants cl¨¦s d¡¯un ordinateur classique, dont au moins un processeur, des p¨¦riph¨¦riques, des connecteurs, un syst¨¨me d¡¯exploitation et diff¨¦rentes applications. La principale diff¨¦rence entre un superordinateur et un ordinateur standard est sa puissance de traitement.

Historiquement, les superordinateurs ¨¦taient des machines individuelles ultrarapides, utilis¨¦es essentiellement par de grandes entreprises et des organismes scientifiques n¨¦cessitant une puissance de traitement gigantesque pour des calculs ¨¤ tr¨¨s grande vitesse. Aujourd¡¯hui en revanche, les superordinateurs peuvent se composer de dizaines de milliers de processeurs capables d¡¯effectuer des milliards, voire des billions de calculs par seconde.

Actuellement, les superordinateurs sont couramment utilis¨¦s pour les pr¨¦visions m¨¦t¨¦orologiques, le contr?le des op¨¦rations des r¨¦acteurs nucl¨¦aires et la cryptologie. Leur co?t ayant baiss¨¦, les superordinateurs modernes sont ¨¦galement utilis¨¦s pour les ¨¦tudes de march¨¦, les jeux en ligne et les applications de r¨¦alit¨¦ virtuelle et augment¨¦e.

Bref historique des superordinateurs

En 1964, Seymour?Cray et son ¨¦quipe d¡¯ing¨¦nieurs de Control Data Corporation (CDC) cr¨¦aient le premier superordinateur, le CDC 6600. ? cette ¨¦poque, le CDC?6600 ¨¦tait dix fois plus rapide que les ordinateurs ordinaires et trois fois plus rapide que son plus proche concurrent, l¡¯IBM?7030 Stretch?: sa vitesse de calcul pouvait atteindre trois millions d'op¨¦rations en virgule flottante par seconde (flops). Aujourd¡¯hui, cela peut sembler lent, mais ¨¤ l¡¯¨¦poque, la machine ¨¦tait suffisamment rapide pour ¨ºtre qualifi¨¦e de ??superordinateur??.?

Connu comme le ??p¨¨re du superordinateur??, Seymour?Cray et son ¨¦quipe sont rest¨¦s en pointe dans ce secteur, avec le CDC?7600 commercialis¨¦ en 1969 (160?m¨¦gaFLOPS), le Cray X-MP en 1982 (800?m¨¦gaFLOPS) et le Cray?2 en 1985 (1,9?gigaFLOPS).

Par la suite, afin de rendre les superordinateurs plus abordables, d¡¯autres soci¨¦t¨¦s ont mis au point la technologie de traitement massivement parall¨¨le (MPP, Massively Parallel Processing). En 1992, Don?Becker et Thomas?Sterling, qui travaillaient pour la NASA, ont construit un superordinateur compos¨¦ d¡¯une grappe d¡¯ordinateurs fonctionnant ensemble et baptis¨¦ le Beowulf. Le Beowulf ¨¦tait le premier superordinateur ¨¤ utiliser un mod¨¨le en grappe.

Aujourd¡¯hui, les superordinateurs utilisent ¨¤ la fois des unit¨¦s centrales (CPU) et des processeurs graphiques (GPU) qui s¡¯associent pour r¨¦aliser des calculs. Dans le des superordinateurs, le Fugaku, install¨¦ ¨¤ Kobe, au Japon, au RIKEN Center for Computational Science, est class¨¦ comme le superordinateur le plus rapide du monde, avec une vitesse de traitement de 442?petaFLOPS.

Superordinateurs et ordinateurs standard

Avec les superordinateurs actuels, la puissance de calcul est agr¨¦g¨¦e de fa?on ¨¤ offrir des performances nettement sup¨¦rieures ¨¤ celles d¡¯un poste de travail ou d¡¯un serveur individuel, ce qui permet de r¨¦soudre des probl¨¨mes complexes dans le domaine technique, scientifique ou commercial.

Contrairement aux PC ordinaires, les superordinateurs modernes se composent d¡¯¨¦normes grappes de serveurs, avec un ou plusieurs CPU regroup¨¦s en n?uds de calcul. Ces n?uds de calcul forment un processeur (ou un groupe de processeurs) et un bloc m¨¦moire peut contenir des dizaines de milliers de n?uds. Les n?uds sont connect¨¦s entre eux, ce qui leur permet de communiquer et de travailler ensemble sur des t?ches sp¨¦cifiques, tandis que les processus sont r¨¦partis ou ex¨¦cut¨¦s simultan¨¦ment sur des milliers de processeurs.?

Mesure de la performance d¡¯un superordinateur

La performance d¡¯un superordinateur se mesure en FLOPS, tout comme les op¨¦rations scientifiques qui utilisent des calculs en virgule flottante, autrement dit des nombres si ¨¦lev¨¦s qu¡¯ils doivent ¨ºtre exprim¨¦s ¨¤ l¡¯aide d¡¯exposants.

Le FLOPS est une unit¨¦ de mesure plus pr¨¦cise que le million d¡¯instructions par seconde (MIPS). Comme indiqu¨¦ plus haut, les superordinateurs actuels les plus rapides atteignent des d¨¦bits sup¨¦rieurs ¨¤ cent quadrillions de FLOPS (petaFLOPS).

Comment fonctionne un superordinateur??

Un superordinateur peut contenir des milliers de n?uds qui communiquent entre eux et r¨¦solvent les probl¨¨mes gr?ce au traitement parall¨¨le. Mais il existe en fait deux formes de traitement parall¨¨le?: le multitraitement sym¨¦trique (SMP) et le traitement massivement parall¨¨le (MPP).?

Dans l¡¯approche SMP, les processeurs partagent la m¨¦moire et le bus E/S ou le chemin d¡¯acc¨¨s aux donn¨¦es. Pour le SMP, on parle ¨¦galement de syst¨¨me multiprocesseur ¨¦troitement coupl¨¦ ou de syst¨¨me ??shared-everything??.

L¡¯approche MPP, elle, consiste ¨¤ coordonner le traitement d¡¯un programme entre plusieurs processeurs travaillant simultan¨¦ment sur diff¨¦rentes parties de ce programme. Chaque processeur utilise son propre syst¨¨me d¡¯exploitation et sa propre m¨¦moire. Les processeurs MPP communiquent ¨¤ l¡¯aide d¡¯une interface de messagerie qui leur permet d¡¯¨¦changer des messages. Un syst¨¨me MPP peut ¨ºtre complexe et n¨¦cessiter de bonnes connaissances sur le partitionnement d¡¯une base de donn¨¦es commune et la r¨¦partition des t?ches entre les diff¨¦rents processeurs. Pour les syst¨¨mes MPP, on parle de syst¨¨mes ??faiblement coupl¨¦s?? ou ??shared nothing??.

Le syst¨¨me SMP a pour avantage de permettre aux organisations de desservir plus rapidement un plus grand nombre d¡¯utilisateurs gr?ce ¨¤ l¡¯¨¦quilibrage dynamique de la charge de travail entre les diff¨¦rents ordinateurs. Les SMP sont jug¨¦s plus adapt¨¦s que les syst¨¨mes MPP au traitement transactionnel en ligne (OLTP), o¨´ un grand nombre d¡¯utilisateurs acc¨¨dent ¨¤ la m¨ºme base de donn¨¦es (par ex., traitement de transactions simples). Les syst¨¨mes MPP, eux, sont pr¨¦f¨¦rables aux SMP pour les applications n¨¦cessitant des recherches parall¨¨les dans plusieurs bases de donn¨¦es (par exemple, syst¨¨mes d¡¯aide ¨¤ la d¨¦cision et applications de data warehouse).

Types de superordinateurs

Les superordinateurs se divisent en deux cat¨¦gories?: superordinateurs d¡¯usage g¨¦n¨¦ral ou sp¨¦cialis¨¦s. La cat¨¦gorie des superordinateurs d¡¯usage g¨¦n¨¦ral se divise elle-m¨ºme en trois sous-groupes?:

Superordinateurs d¡¯usage g¨¦n¨¦ral

• Ordinateurs ¨¤ processeur vectoriel?: couramment utilis¨¦s pour les calculs scientifiques, la plupart des superordinateurs des ann¨¦es 80 et du d¨¦but des ann¨¦es 90 ¨¦taient des ordinateurs vectoriels. Si ces syst¨¨mes sont moins utilis¨¦s aujourd¡¯hui, les superordinateurs actuels int¨¨grent n¨¦anmoins une part de processeurs vectoriels.
• Ordinateurs en clusters ¨¦troitement connect¨¦s?: il s¡¯agit de grappes d¡¯ordinateurs connect¨¦s fonctionnant comme une seule unit¨¦. Il peut s¡¯agir de clusters massivement parall¨¨les, de clusters ??director-based??, de clusters ¨¤ deux n?uds et de clusters ¨¤ plusieurs n?uds. Les clusters parall¨¨les et director-based sont commun¨¦ment utilis¨¦s pour les traitements haute performance, tandis que les clusters ¨¤ deux ou plusieurs n?uds permettent d¡¯assurer la tol¨¦rance aux pannes.
• Ordinateurs grand public?: il s¡¯agit de regrouper un grand nombre d¡¯ordinateurs personnels (PC) standard connect¨¦s ¨¤ travers un r¨¦seau LAN ¨¤ haut d¨¦bit et faible latence.

Superordinateurs sp¨¦cialis¨¦s?

les superordinateurs sp¨¦cialis¨¦s sont des superordinateurs construits pour r¨¦aliser une t?che ou atteindre un objectif pr¨¦cis. En g¨¦n¨¦ral, ils utilisent des circuits int¨¦gr¨¦s de type ASIC pour assurer de meilleures performances (par exemple, Deep Blue et Hydra ont tous deux ¨¦t¨¦ cr¨¦¨¦s pour jouer, notamment aux ¨¦checs).?

Utilisation des superordinateurs

Du fait de leurs avantages ¨¦vidents, les superordinateurs sont largement utilis¨¦s dans le domaine de l¡¯ing¨¦nierie ou de la recherche scientifique, entre autres. Voici quelques cas d¡¯utilisation?:

• Recherche m¨¦t¨¦orologique et recherche sur le climat?: pr¨¦diction de l¡¯impact des ph¨¦nom¨¨nes m¨¦t¨¦orologiques extr¨ºmes et ¨¦tude de l¡¯¨¦volution du climat?; exemple?: syst¨¨me de l¡¯agence am¨¦ricaine d'observation oc¨¦anique et atmosph¨¦rique (National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA)
• Exploration p¨¦troli¨¨re et gazi¨¨re?: collecte de grandes quantit¨¦s de donn¨¦es sismiques et g¨¦ophysiques afin de localiser et d¡¯exploiter les gisements de p¨¦trole
• Secteur a¨¦rien et automobile?: conception de simulateurs de vol et d¡¯environnements automobiles simul¨¦s, et application des principes de l¡¯a¨¦rodynamique pour r¨¦duire le plus possible le coefficient de r¨¦sistance de l¡¯air
• Recherche sur la fusion nucl¨¦aire?: cr¨¦ation de r¨¦acteurs ¨¤ fusion nucl¨¦aire et d¡¯environnements virtuels pour r¨¦aliser des essais nucl¨¦aires et tester la balistique des armes nucl¨¦aires
• Recherche m¨¦dicale?: d¨¦veloppement de nouveaux m¨¦dicaments, de traitements contre le cancer et les maladies g¨¦n¨¦tiques rares, et de traitements contre la COVID-19, et recherches sur l¡¯apparition et l¡¯¨¦volution des ¨¦pid¨¦mies et autres maladies
• Applications en temps r¨¦el?: maintien des performances pendant les tournois de jeux en ligne et ¨¤ la sortie de nouveaux jeux attirant de tr¨¨s nombreux utilisateurs

Superordinateur et HPC

La science des superordinateurs est parfois utilis¨¦e comme synonyme de calcul haute performance (HPC). Mais il serait plus juste de dire qu¡¯un superordinateur est une solution de HPC, la notion de HPC renvoyant au traitement des calculs complexes et massifs utilis¨¦s par les superordinateurs.

Le HPC permet de synchroniser des calculs utilisant de gros volumes de donn¨¦es entre plusieurs superordinateurs reli¨¦s en r¨¦seau. De cette fa?on, les calculs complexes utilisant des jeux de donn¨¦es volumineux peuvent ¨ºtre trait¨¦s beaucoup plus rapidement qu¡¯avec des ordinateurs classiques.?

Stockage ¨¦volutif pour superordinateurs

Les superordinateurs actuels sont utilis¨¦s dans des domaines et pour des t?ches tr¨¨s vari¨¦s. Pour tirer leur ¨¦pingle de l¡¯expansion rapide du m¨¦tavers, certains g¨¦ants technologiques mondiaux d¨¦veloppent des superordinateurs sp¨¦cialis¨¦s dans l¡¯IA.

Les solutions de stockage doivent donc non seulement permettre une r¨¦cup¨¦ration rapide des donn¨¦es pour garantir des vitesses de calcul extr¨ºmement ¨¦lev¨¦es, mais ¨¦galement ¨ºtre suffisamment ¨¦volutives pour g¨¦rer des charges de travail d¡¯IA ¨¤ grande ¨¦chelle exigeant de hautes performances.

Les technologies de r¨¦alit¨¦ virtuelle et de r¨¦alit¨¦ augment¨¦e n¨¦cessitent d¡¯importants volumes de donn¨¦es. De m¨ºme pour les technologies d¡¯appui, comme la 5G, l¡¯apprentissage machine (ML), l¡¯Internet des objets (Iot) et les r¨¦seaux neuronaux.

La baie É«¿Ø´«Ã½??FlashArray//XL?offre des performances et une efficacit¨¦ sup¨¦rieures pour les charges de travail des grandes entreprises, tandis que?FlashBlade? est la solution de stockage 100?% flash la plus avanc¨¦e du secteur. Toutes deux offrent une solution de stockage robuste et ¨¦volutive capable d¡¯alimenter les superordinateurs les plus rapides du moment.

Les deux plateformes sont disponibles dans le cadre de la solution g¨¦r¨¦e de stockage ¨¤ la demande?Pure as-a-Service?, bas¨¦e sur un mod¨¨le d¡¯abonnement simple qui permet d¡¯ajouter de la capacit¨¦ de stockage en fonction des besoins.?

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