Un'iniziativa dell'UE ha progettato e sviluppato una piattaforma informatica basata su una nuova tecnologia di memoria. Aiuterà a migliorare le prestazioni di input/output (I/O) dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni (HPC).

Grazie alla loro capacità di implementare la prevedibilità basata sulla simulazione con elevata precisione, I sistemi HPC sono sempre più utilizzati in varie applicazioni, abbracciando praticamente tutti i settori e le industrie. HPC, che coinvolge migliaia di processori che lavorano in parallelo per analizzare miliardi di dati in tempo reale, non è senza sfide.

Richieste più complesse sulla modellazione scientifica e sulla simulazione evidenziano la necessità di sistemi HPC più veloci che attualmente possono eseguire oltre cento quadrilioni di operazioni in virgola mobile al secondo (FLOPS). La fase successiva è l'exascale computing, che potrebbe fornire almeno un exaFLOPS, o un miliardo di miliardi di operazioni al secondo, un livello che dovrebbe essere raggiunto entro il 2021. La tecnologia Exascale consentirà di ottenere risultati molto più precisi, modellazione e simulazione dettagliate e su larga scala rispetto a quelle fornite dai sistemi esistenti, ma ci sono diverse sfide in gioco. Uno dei principali è il collo di bottiglia di I/O in cui un sistema non ha prestazioni di I/O sufficientemente veloci. Il progetto NEXTGenIO, finanziato dall'UE, ha affrontato esattamente questo problema.

Il sito web del progetto afferma:"Gli attuali sistemi sono in grado di elaborare i dati rapidamente, ma le velocità sono limitate dalla velocità con cui il sistema è in grado di leggere e scrivere dati. Ciò rappresenta una significativa perdita di tempo ed energia nel sistema. Poter allargarsi, e infine eliminare, questo collo di bottiglia aumenterebbe notevolmente le prestazioni e l'efficienza dei sistemi HPC." NEXTGenIO ha progettato e realizzato una piattaforma hardware prototipo per ottenere enormi guadagni nelle capacità di I/O nel supercalcolo, utilizzando una nuova tecnologia di memoria ad accesso casuale non volatile (NVRAM). La NVRAM può recuperare i dati memorizzati anche dopo un'interruzione di corrente. Oltre all'hardware, il progetto ha anche sviluppato uno stack software completo che viene distribuito sul prototipo. Il nuovo sistema è visto come rivoluzionario grazie alla sua capacità di colmare il divario tra memoria e archiviazione.

Dott.ssa Michèle Weiland dell'EPCC, il centro di supercalcolo presso il coordinatore del progetto NEXTGenIO The University of Edinburgh, riassume gli obiettivi del progetto in un'intervista a "Primeur Magazine":"Gli obiettivi del progetto erano rimuovere il più possibile il collo di bottiglia I/O dalle simulazioni HPC, e non solo le tradizionali simulazioni HPC, ma anche il prossimo tipo di applicazioni data intensive e data analytics. L'obiettivo era provare a utilizzare questa nuova tecnologia di memoria per eliminare il divario di prestazioni che si ha tra la DRAM [memoria dinamica ad accesso casuale] e gli avanzamenti di potenza e inserire uno strato intermedio".

Installato e funzionante

Il Dr. Weiland aggiunge che il sistema sviluppato dal progetto NEXTGenIO (Next Generation I/O for Exascale) continuerà a funzionare per tre anni. Nella stessa intervista, Adrian Jackson di EPCC afferma:"Ora abbiamo un bel sistema utilizzabile stabile e ora abbiamo circa due o tre anni per farne buon uso. Sarà un sacco di lavoro prendere le applicazioni e ottimizzarle, vedere come gli utenti li utilizzeranno e come interagirà il settore."

Una notizia su "HPCwire" mette in evidenza diversi casi d'uso HPC per il progetto. Uno di questi è il partner del progetto, il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF). "Utilizzando la piattaforma NEXTGenIO, ECMWF ha dimostrato la capacità di inviare i dati alla nuova classe di memoria e aumentare significativamente le prestazioni."