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Calcul hautes performances

Bel Dumé, Frédéric Desprez, Yves Robert - 4/10/2012

L'essor et l'accessibilité du calcul distribué

Grappe Grid 5000 © INRIA / Kaksonen

En dix ans, le calcul distribué sur plusieurs processeurs, c'est à dire le calcul parallèle en général, a pu se développer avec les avancées de l'algorithmique pour ce domaine. Le calcul distribué est en effet aujourd’hui utilisé dans les applications touchant la physique, la bio-informatique ou la recherche de données par des moteurs de recherche de type Google pour améliorer leurs performances. Il se loge également dans les Ipad qui, avec leurs quatre cœurs, constituent déjà une machine parallèle.

Témoignage de Frédéric Desprez  et Yves Robert , chercheurs en algorithmique et intergiciels de calcul réparti.

Le but de nos recherches est de trouver des algorithmiques suffisamment génériques pour effectuer des caculs sur des modèles d’architectures variés, non spécifiques à un type de réseau ou à un nombre de processeurs.

Aujourd’hui, nous atteignons la limite des performances des ordinateurs car il devient trop difficile d'améliorer les composants sans que cela ne soit très coûteux. Une solution consiste donc à faire travailler les processeurs en parallèle pour les applications qui nécessitent des calculs complexes et performants.

Dans cette démarche, le défi principal de la fin des années quatre-vingts, a d'abord consisté à montrer qu’un assemblage de plusieurs ordinateurs pouvait fonctionner ensemble. La progression vers cette démonstration de l’algorithmique pour le calcul distribué n'a pas été rapide et régulière ! Toutes les sociétés impliquées dans ce domaine dans les années quatre-vingt-dix ont fait faillite, car le marché de l’époque n’était qu’une niche. Les réseaux n’étaient pas aussi performants pour permettre des calculs à distance et, surtout, le parallélisme était réservé à la simulation numérique dans des grands centres de calculs nationaux. C'était vraiment une démarche de précurseur car, à l’époque, les composants continuaient de s’améliorer.

Le cloud computing et les machines Exascale prennent le relais.

La grappe de PC conçue par HPLaboratories Grenoble et Inria en 2001 - © Inria / Photo R. Lamoureux

Une des voies de développement du calcul distribué réside dans le cloud computing . Certes très commercial aujourd’hui, il soulève toutefois de nombreux axes fondamentaux de recherche. Nous y travaillons depuis quelques années au sein d’Inria, particulièrement sur la gestion dynamique des ressources, la virtualisation, le stockage, et la gestion de l’énergie car des centaines de milliers de processeurs multicœurs doivent travailler efficacement et simultanément ensemble. Ce modèle va plus loin que la simulation numérique "classique" avec des applications dans tous les domaines. Il faut cependant être capable de gérer l’échelle de ces plates-formes, leur dynamique et enfin les quantités de données à traiter.

Un autre axe de recherche réside dans les machines Exascale (10^18 opérations/seconde) qui devraient voir le jour d’ici 2020. Nous disposons déjà de systèmes dans lesquels plusieurs milliers de processeurs réalisent chacun un milliard d’opérations/seconde. Mais nous voyons encore plus grand et souhaiterions atteindre un milliard de milliards d’opérations/seconde, voire plus. Cependant de nombreuses problématiques seront à résoudre car le développement de nouveaux algorithmes pouvant fonctionner pour ces processeurs en parallèle, requiert de tolérer les pannes inexorables de certains composants, et accroît mécaniquement la consommation d’énergie.

ET DANS 20 ANS ?

Frédéric Desprez

Frédéric Desprez, directeur de recherche Inria, équipe Avalon

« Mon rêve reste de collaborer avec des chercheurs d’autres disciplines, de participer à des transferts vers l’industrie et comme toujours d’explorer des nouvelles voies et algorithmes qui auront peut être des applications dans un futur lointain »


Yves Robert

Yves Robert, professeur à l’École normale supérieure de Lyon, équipe Roma

« C'est une chance de pouvoir travailler dans un domaine dont les avancées ont un réel impact. Ceci dit, j'aimais autant l'algorithmique parallèle quand elle ne servait à rien ! Mon plus grand espoir est que la recherche fondamentale continue à être soutenue et financée par Inria et les autres institutions. »

Mots-clés : 20 ans INRIA Grenoble - Rhône-Alpes Frédéric Desprez Yves Robert Calcul Hautes Performances Processeur Algorithme Cloud computing ENS Lyon

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