Vers le Petaflop pour LQCD – PETAQCD

L’objectif du projet PetaQCD est de concevoir des architectures (hardware et software) pour obtenir une performance soutenue minimale d’un Petaflop pour les simulations LQCD sur un réseau de taille importante (jusqu'a 128^3*256). Ce projet est une collaboration multidisciplinaire d’équipes combinant l’expertise sur la Physique de QCD, le savoir sur le code de simulation HMC (pour Hybrid Monte Carlo) couramment utilisé par l’European Twisted Mass Collaboration (ETMC), l’expérience de la construction de super-calculateurs pour QCD (à travers le projet apeNEXT par exemple) et l’expertise en techniques d’optimisation pour des architectures parallèles. Nous nous proposons d’optimiser le code HMC pour simulations LQCD et de construire la maquette d’un calculateur capable d’atteindre cette performance d’un Petaflop soutenu pour ce code. La construction d’un calculateur spécialement consacré et adapté aux simulations LQCD n’est pas une chose nouvelle. Cependant, notre projet va s’attaquer aux nouveaux problèmes d’échelle inhérents à une performance d’un Petaflop, requérant plusieurs milliers de noeuds. Dans ce but, une petite structure faite de quelques noeuds de calcul seulement va être étudiée. Des études poussées sur le problème épineux des échanges de données seront aussi essentielles pour la performance globale de la machine finale. L’étude des architectures émergentes (cartes accélératrices adjointes au processeur principal telles les GP-GPU, co-processeurs câblés sur la puce tel l’IBM-Cell, processeurs multi-coeurs) dans le précédent projet ANR PARA ont déjà montré qu’il n’y a pas de solution évidente dans les rapports performance/coût/consommation énergétique. Les résultats actuels montrent qu’un gain d’un facteur 10 à 100 en performance est encore à gagner, avec les processeurs disponibles actuellement, pour atteindre ce Petaflop soutenu sur un nombre limité de noeuds (un millier environ) – voir à ce sujet les projets ANR QCDNEXT et PARA. Pour réaliser ce gain, il sera nécessaire de combiner le meilleur usage possible du hardware, une revue de détail des algorithmes LQCD, et pour finir une meilleure technique de génération automatique de ces codes.