Qu'est-ce que le calcul hautes performances (HPC) ?
Le calcul HPC intensif traite des quantités massives de données et résout les problèmes informatiques les plus complexes en temps réel ou quasi temps réel.
Gros plan sur des circuits
Qu'est-ce que le calcul hautes performances (HPC) ?

Le calcul HPC est une technologie qui utilise des grappes de processeurs puissants qui travaillent en parallèle pour traiter des jeux de données multidimensionnelles massives (Big Data) et résoudre des problèmes complexes à des vitesses extrêmement élevées. Les systèmes HPC sont généralement plus d'un million de fois plus rapides que les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables ou les serveurs les plus rapides.

Pendant des dizaines d'années, le paradigme des systèmes HPC était le superordinateur, un ordinateur conçu à cet effet et doté de millions de processeurs ou de cœurs de processeurs. Les superordinateurs sont toujours d'actualité ; à l'heure actuelle, le superordinateur le plus rapide est le Frontier  aux États-Unis (lien externe  à ibm.com), avec une vitesse de traitement de 1,102 exaflops équivalent à un quintillion d'opérations en virgule flottante par seconde (flops). Mais aujourd'hui, un nombre croissant d'organisations exécutent des solutions HPC sur des grappes de serveurs informatiques haut débit, hébergés sur site ou dans le cloud.

Les charges de travail HPC permettent de découvrir de nouvelles informations importantes qui font progresser le savoir humain et créent un avantage concurrentiel significatif. Par exemple, le calcul HCP intervient dans le séquençage de l'ADN, l'automatisation des transactions boursières et l'exécution des algorithmes et des simulations d'intelligence artificielle (IA), comme dans les véhicules autonomes, qui analysent en temps réel des téraoctets de données provenant de capteurs IoT, de radars et de systèmes GPS pour prendre des décisions en une fraction de seconde.


Comment fonctionne HPC ?

Un système informatique standard résout les problèmes en utilisant principalement le calcul en série ; il divise la charge de travail en séquence de tâches, puis exécute les tâches l'une après l'autre sur le même processeur.

En revanche, HPC exploite

  • Calcul massivement parallèle. Le calcul parallèle exécute plusieurs tâches simultanément sur plusieurs serveurs ou processeurs informatiques. Le calcul massivement parallèle est un calcul parallèle qui utilise des dizaines de milliers voire des millions de processeurs ou de cœurs de processeurs.

  • Grappes de calcul (également appelées grappes HPC). Un cluster HPC est constitué de plusieurs serveurs de calcul haut débit mis en réseau et d'un planificateur centralisé qui gère la charge de travail de calcul parallèle. Les ordinateurs, appelés « nœuds », utilisent soit des processeurs multicœurs hautes performances, soit, plus vraisemblablement aujourd'hui, des GPU (unités de traitement graphique), qui sont bien adaptés aux calculs mathématiques rigoureux, aux modèles d'apprentissage automatique et aux tâches massivement graphiques. Une grappe HPC unique peut comprendre 100 000 nœuds ou plus.

  • Composants hautes performances : toutes les autres ressources informatiques d'une grappe HPC (réseau, mémoire, stockage et systèmes de fichiers) sont des composants haut débit et à faible latence, capables de répondre aux besoins des nœuds et d'optimiser la puissance et les performances de calcul de la grappe.

HPC et cloud computing

Avec les progrès des technologies de cloud, les solutions de calcul HPC sont devenues plus accessibles et abordables pour les entreprises. Aujourd'hui, les entreprises peuvent accéder à une plus grande variété d'applications HPC et de ressources dynamiques avec seulement une connexion Internet haut débit et les avantages du cloud, tels que la flexibilité, l'efficacité et la valeur stratégique.


Cas d'utilisation de HPC

Les applications HPC sont devenues synonymes d'applications IA en général, et d'applications d'apprentissage automatique et d'apprentissage en profondeur en particulier ; aujourd'hui, la plupart des systèmes HPC sont créés en fonction de ces charges de travail. Ces applications HPC favorisent l'innovation continue dans :

Santé, génomique et sciences de la vie. La première tentative de séquençage d'un génome humain a pris 13 ans. Aujourd'hui, les systèmes de calcul HPC peuvent accomplir cette tâche en moins d'une journée. Parmi les autres applications HPC dans les secteurs des soins de santé et des sciences de la vie figurent la découverte et la conception de médicaments, le diagnostic rapide du cancer et la modélisation moléculaire.

Services financiers. Outre l'automatisation des transactions et la détection des fraudes (mentionnées ci-dessus), le calcul HPC optimise les méthods de simulation Monte Carlo et d'autres méthodes d'analyse des risques.

Gouvernement et défense . Deux cas d'utilisation croissante de HPC dans ce domaine sont les prévisions météorologiques et la modélisation du climat, qui impliquent toutes les deux de traiter d'importants volumes de données d'historiques météorologiques et des millions de changements quotidiens dans les points de données liés au climat. D'autres applications gouvernementales et de défense incluent la recherch énergétique et le travail de renseignement.

Énergie Dans certains cas, les applications HPC liées à l'énergie se chevauchent avec celles du gouvernement et de la défense, notamment le traitement des données sismiques, la simulation et la modélisation des réservoirs, l'analyse géospatiale, la simulation du vent et la cartographie du terrain.


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