HPC is cool en hetero

Op het ISC’12 in Hamburg ging High Performance Computing voor vloeistofkoeling, een heterogene mix van processoren en steeds meer ‘als een service’.

Op het ISC’12 in Hamburg ging High Performance Computing voor vloeistofkoeling, een heterogene mix van processoren en steeds meer ‘als een service’.

High Performance Computing (HPC, alias ‘supercomputing’) wordt steeds meer een kwestie van concurrentiele noodzaak, klonk het wijd en zijd op ISC’12. Door gedetailleerde ontwerpen en simulaties in HPC omgevingen kunnen bedrijven sneller betere producten en diensten ontwerpen, en dat tevens goedkoper en met vlottere samenwerkingsmogelijkheden. HPC biedt immers de mogelijkheid voor meer ontwerp-iteraties, vaak zonder de bouw van (dure) prototypes, zodat een product sneller (of in een betere uitvoering) op de markt kan komen.

‘Coole’ koeling Dat vereist evenwel steeds meer rekenvermogen, met meer stroomverbruik en hitte-ontwikkeling als keerzijde van de medaille. Zeker als systemen vandaag al vlot anderhalf miljoen verwerkingskernen halen (de nieuwe nummer 1 op de Top500 lijst, de BlueGene/Q) Op ISC’12 was vloeistofkoeling van HPC-systemen dan ook ‘cool’, met een breed spectrum aan nieuwe producten.

IBM toonde een eenheid van de BlueGene/Q computer, maar ook de iDataPlex module (zoals in de Europese SuperMUC) – allebei watergekoeld. Opmerkelijk daarbij is dat IBM’s Aquasar koelssyeem water gebruikt dat al 50 tot 60°C warm is. Het water van de SuperMUC wordt voorts nog aangewend voor de verwarming van het gebouw, waarmee we terug naar de begindagen van de watergekoelde mainframes gaan. Ook Bull toonde een watergekoelde eenheid van eigen ontwerp, de Bullx DLC blades in de B700 series (Direct Liquid Coolin). Ook andere vloeistoffen dan water worden aangewend, zoals 3M’s Novec vloeistof en zelfs een soort ‘baby-olie’. Alle producenten benadrukken het voordeel van vloeistoffen om efficiënter grotere hoeveelheden warmte af te voeren.

Overigens krijgen alle onderdelen van een HPC systeem vandaag de volle aandacht inzake stroom verbruik. Zo stelde Samsung op ISC’12 zijn ‘green memory’ voor (op basis van 20nm DDR3 DRam en SSD).

Heterogene architectuur Verschillende technologieproducenten lichtten tevens toe hoe de toekomst van HPC aan systemen met heterogene architecturen is. Daarbij worden in een zelfde systeem verschillende types processor gemengd, waarbij de verschillende taken van een toepassing aan de meest geschikte processor wordt toegekend. In het bijzonder krijgen we een mix van ‘gewone’ CPU’s en ‘massief parallelle’ CPU’s (zoals de Xeon Phi), naast GPU (grafische processoren) die zowel voor rekentoepassingen (General Purpose GPU) als visualisering worden aangewend.

Op ISC’12 kwamen bedrijven als AMD (CPU en GPU op één chip), Fujitsu (Visimpact), IBM, Intel en anderen hun plannen terzake voorstellen. Op termijn moet het mogelijk zijn om dynamisch, tijdens het draaien van een toepassing, de mix van processoren (inclusief het uitschakelen van niet gebruikte processoren en/of cores) aan te passen.

Belangrijk daarbij lijkt de onderlinge concurrentie van cpu’s (zoals van Intel) en gpu’s (zoals van Nvidia). Daar gaan vaak ook andere programmeermodellen achter schuil, met elk hun uitdagingen voor de ontwikkelaars. Zo lijken cpu-systemen meer te gaan voor een message-passing aanpak, terwijl gpu’s meer data streaming gericht zijn. Daar waar Intel stelt dat hun Xeon Phi makkelijke mogelijkheden inzake het overzetten van software biedt (zij het met sterke verctorizering), heeft Nvidia op zijn beurt een eigen omgeving (CUDA) vrijgegeven. Overigens wordt ervan uitgegaan dat niet één van deze werelden het zal halen, maar een hybride model zich zal opdringen.

Als een service Het belang van HPC blijkt tevens uit het groeiend aanbod van ‘HPC as a service’, zoals bleek op ISC’12. Daar boden bedrijven als T-Systems, Amazon en anderen dergelijke diensten aan, zowel voor grote bedrijven die meer vermogen nodig hebben, als voor kleinere bedrijven die geen eigen HPC infrastructuur kunnen betalen (of niet voltijds nodig hebben). Ook universiteiten en onderzoeksinstellingen bieden zich aan voor meer samenwerkingsverbanden, en ook de bouwers van systemen investeren in diensten. Zo kondigde Bull vorige maand aan dat het een joint venture creëerde met de Caisse des Dépôts, goed voor 28 miljoen euro, met HPC als een cloud computing service. De onderneming zal zowel IaaS als PaaS diensten leveren aan bedrijven doorheen heel Europa.