Dans le classement des supercalculateurs TOP500 de novembre 2013

01.09.2026

Lorsque les gens entendent le mot supercalculateur, ils imaginent généralement Deep Blue. Cette machine IBM a battu Gary Kasparov aux échecs en 1997. Elle est devenue le visage public du calcul haute performance. La victoire était controversée. Certains ont affirmé que l’ordinateur était trop fiable ou que Kasparov jouait mal. La vérité est plus compliquée. IBM a en fait démantelé Deep Blue peu après le match. Il n’a pas survécu en tant que système fonctionnel.

Watson a changé la donne plus tard. Il a battu les champions de Jeopardy! Ken Jennings et Brad Rutter. Il gérait facilement le langage naturel et les anecdotes. Ces systèmes étaient géniaux. Mais ils ne sont rien en comparaison de ce qui figurait sur la liste TOP500 de novembre 2013.

TOP500 suit les 500 systèmes les plus puissants disponibles dans le commerce. Le nom semble ironique. Ce ne sont pas des produits commerciaux dans le sens où vous pouvez en acheter un dans le commerce. Ce sont des monolithes institutionnels. Ils ressemblent à un retour aux années 1950. Les premiers ordinateurs remplissaient des pièces entières. Les modernes remplissent les entrepôts. Ils utilisent des racks de matériel de pointe pour produire des pétaflops de puissance.

Votre ordinateur portable possède quatre cœurs. Un supercalculateur en possède des centaines de milliers. La première entrée comptait plus de trois millions de cœurs.

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Comment les supercalculateurs sont mesurés

TOP500 utilise le benchmark Linpack. Il alimente un ordinateur en équations linéaires. Il mesure la rapidité avec laquelle la machine les résout. Une méthode alternative est en préparation. Le classement est important car il suit les progrès mondiaux. La liste est mise à jour tous les six mois. De nouveaux systèmes montent dans les rangs. Le chinois Tianhe-2 a pris la première place en novembre 2013.

Voici à quoi ressemblait le top 10 début 2014.

10 : SuperMUC (Allemagne)

9 : Vulcain (États-Unis)

Le classement a encore changé. SuperMUC a glissé de la quatrième à la dixième place. Cette chute fait mal. Mais l’efficacité reste la priorité. Le refroidissement par eau fait la différence. Le refroidissement par air ne peut pas rivaliser. Les chiffres d’IBM sont sombres. L’évacuation de la chaleur est 4 000 fois plus rapide. Ce n’est pas une faute de frappe. C’est de la physique.

Pourquoi est-ce important ? Factures d’électricité. Empreinte carbone. Le coût de maintenir un cerveau en vie. SuperMUC permet d’économiser 40 pour cent d’énergie. C’est énorme pour une machine aussi grosse. 150 000 cœurs ne fonctionnent pas grâce à la bonne volonté. Ils fonctionnent à l’électricité. Le Centre de calcul Leibniz le savait. Ils ont installé un refroidissement à l’eau chaude. Cela empêche les processeurs de fondre. C’est simple. C’est efficace.

Le deuxième plus rapide d’Allemagne. Le troisième en Europe. Près du double de la dixième place de l’année dernière. La vitesse n’est pas tout. La stabilité compte. L’efficacité compte. SuperMUC prouve qu’il n’est pas nécessaire de brûler la planète pour calculer.

Mais les États-Unis ne restent pas les bras croisés. L’entrée suivante sur la liste change la donne.

9 : Vulcain (États-Unis)

Vulcain. Laboratoires nationaux Sandia. New Mexico. Ce n’est pas seulement rapide. C’est dense. Systèmes Cray. Processeurs Xeon. Réseaux InfiniBand. L’architecture est différente. Il s’agit de regrouper la puissance dans un encombrement réduit. Moins d’espace. Plus de calcul.

Comment ça se compare ? SuperMUC est plus large. Vulcain est plus profond. La densité énergétique est plus élevée. Cela pose de nouveaux défis en matière de refroidissement. Pas de réservoirs d’eau chaude. Refroidissement par micro-canaux. Plaques froides liquides. Le matériel doit respirer différemment.

Qui l’utilise ? Sécurité nationale. Modélisation climatique. Astrophysique. Les candidatures sont à enjeux élevés. Vulcan exécute des simulations qui prédisent les résultats. Résultats qui affectent la politique. Des résultats qui coûtent des milliards.

Ce n’est pas seulement une question de vitesse. C’est une question de précision. À 150 000 cœurs, un seul retournement de bit peut se produire en cascade. SuperMUC gère cela avec échelle. Vulcan le gère avec design. Intégration étroite. Faible latence.

Quel est le meilleur ? Cela dépend du problème. SuperMUC pour le levage de charges lourdes à usage général. Vulcan pour les tâches spécialisées à haute densité. La frontière s’estompe. Les deux repoussent les limites de ce qui est physiquement possible dans un centre de données.

Les systèmes de refroidissement racontent l’histoire. On utilise des boucles d’eau. L’autre utilise un liquide directement sur puce. Les deux résolvent le même problème. La chaleur est l’ennemi. Le pouvoir est la ressource. L’efficacité est la mesure.

L’entrée de Vulcain dans le top dix n’est pas seulement un changement de rang. C’est une déclaration. Les États-Unis doublent leur densité. Sur l’efficacité. Faire plus avec moins.

La course n’est pas terminée. Il fait juste de plus en plus chaud. Littéralement.

Vulcan : la centrale de la NNSA ouvre les portes de l’industrie

Vulcan a pris la neuvième place sur la liste, marquant la première entrée dans le top 10 à fonctionner sur la formidable architecture BlueGene/Q d’IBM. Il s’appuie sur des processeurs Power BQC (puces à 16 cœurs cadencées à 1,6 GHz) pour fournir une puissance de calcul brute. Le système fonctionne à 4,3 pétaflops. Il s’agit d’un bond significatif, dépassant son prédécesseur de plus d’un pétaflop tout en exploitant près de 400 000 cœurs pour faire le travail.

Il n’agit pas de manière isolée. Le Livermore National Laboratory (LLNL), en Californie, abrite deux des 10 meilleurs supercalculateurs, et Vulcan en fait partie. La machine relève de la compétence de la National Nuclear Security Administration (NNSA) du département américain de l’Énergie.

La véritable histoire ici, cependant, est de savoir qui peut l’utiliser.

Mi-2013, LLNL a pris une décision stratégique. Ils ont ouvert l’horloge de Vulcain aux entreprises américaines. Ce n’était pas une mêlée pour tous. Les entreprises pouvaient accéder au matériel pour des projets collaboratifs, mais elles devaient couvrir une part des coûts opérationnels. L’objectif était clair : stimuler le progrès scientifique et technologique, accroître la compétitivité des États-Unis et accroître la main-d’œuvre du calcul haute performance (HPC).

Les institutions universitaires et de recherche ont également été invitées à la table. La collaboration a ciblé des domaines spécifiques à forts enjeux.

Énergie
Sécurité
Sciences atmosphériques
Biosciences

“Vulcan est destiné à la collaboration avec des institutions universitaires et de recherche dans des domaines tels que l’énergie, la sécurité, les sciences atmosphériques et les biosciences.”

Cet arrangement a transformé une installation classée en une plateforme de partenariat public-privé. Il permettait à des entités externes d’exploiter des ressources qui seraient autrement inaccessibles, à condition qu’elles aient une raison impérieuse de le faire et les fonds nécessaires pour maintenir l’éclairage.

8 : JuQUEEN (Allemagne)

JuQUEEN n’est pas apparu de nulle part. Il repose sur l’architecture BlueGene/Q d’IBM, une plate-forme conçue pour le traitement parallèle massif. Le système atteint une performance maximale de 5 pétaflops, fonctionnant sur environ 459 000 cœurs. Cela représente une puissance de calcul impressionnante, mais elle n’est pas gratuite.

Contrairement à certaines entrées de cette liste qui bourdonnent depuis quelques années, JuQUEEN a une histoire spécifique. Il a été construit en 2012 pour remplacer JUGENE. JUGENE lui-même était un poids lourd, se classant au neuvième rang des systèmes les plus rapides du TOP500 de novembre 2010. Remplacer une machine haut de gamme ne consiste pas seulement à avoir un logo plus récent sur le rack. Il s’agit de maintenir la dynamique scientifique.

L’accès n’est pas ouvert au public. Les chercheurs affiliés à l’Alliance de recherche Jülich-Aix-la-Chapelle doivent présenter leur projet. Ils doivent justifier pourquoi ils ont besoin de ces noyaux spécifiques. Si la proposition est approuvée, ils pourront gagner du temps sur l’un des superordinateurs les plus puissants de la planète. C’est un processus compétitif. Vous ne louez pas seulement un serveur. Vous gagnez le droit d’utiliser des ressources qui définissent la pointe du calcul haute performance.

Ce modèle d’accès s’étend au-delà de JuQUEEN. Les scientifiques peuvent demander du temps sur deux autres géants allemands : SuperMUC et HERMIT. HERMIT occupe la 39e place de la liste TOP500. Tout cela est coordonné par le Gauss Center for Supercomputing (GCS). Il existe également le Partenariat pour l’informatique avancée en Europe (PRACE). Ces organisations gèrent la répartition de ce qui est essentiellement des infrastructures nationales et continentales.

7 : Stampede (États-Unis)

L’essor et l’architecture du Stampede

Stampede n’est pas resté longtemps au sommet. Il s’est frayé un chemin jusqu’à la 7e place en novembre 2012. En juin 2013, il était passé au 6e rang. Aujourd’hui, il est revenu à son classement précédent sur la liste la plus récente. Mais le matériel n’a pas changé. Le système fonctionne sur des processeurs Intel Xeon E5 à 8 cœurs 2,7 GHz associés à des coprocesseurs Intel Xeon Phi. Cette combinaison lui donne environ 462 000 cœurs. Le résultat ? Près de 5,2 pétaflops de performances brutes.

L’argent destiné à cette bête provenait d’une subvention de la National Science Foundation (NSF). TACC, le Texas Advanced Computing Center de l’Université du Texas à Austin, héberge le système Dell PowerEdge. Il reste là, fredonnant, attendant le travail.

Qui peut utiliser les supercalculateurs financés par la NSF ?

Depuis janvier 2013, le Stampede est ouvert aux scientifiques et chercheurs de tous les domaines. Il fait partie de l’Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) de la NSF. Considérez-le comme un réseau virtuel. Il partage ouvertement la puissance de calcul de 16 supercalculateurs et d’autres ressources. Quatre-vingt-dix pour cent de la capacité du Stampede revient à XSEDE. Le directeur de TACC contrôle les 10 % restants.

Les chercheurs qualifiés de n’importe quelle institution américaine peuvent soumettre des propositions via le site Web XSEDE. Ils ne se contentent pas d’entrer et de brancher un ordinateur portable sur un port. Ils doivent postuler. Ils doivent prouver qu’ils ont besoin de ce genre de pouvoir.

6 : Piz Daint (Suisse)

Le supercalculateur Cray, connu sous le nom de Piz Daint, est opérationnel depuis avril 2013. Il n’est pas resté longtemps dans l’ombre. Une amélioration majeure l’a propulsé directement à la 6e place du classement mondial. Cette décision a détrôné JuQUEEN. Du coup, Piz Daint est devenu le supercalculateur le plus puissant d’Europe.

Le système réside au Centre national suisse de calcul scientifique. Il combine les processeurs Intel Xeon E5 avec des unités de traitement graphique NVIDIA. Cette configuration hybride n’est pas seulement une question de vitesse. Il s’agit de faire plus avec moins d’énergie. La machine dispose de 116 000 cœurs de traitement. Ce matériel lui permet d’atteindre 6,3 pétaflops de puissance de calcul. Les chercheurs l’utilisent pour modéliser les modèles météorologiques et climatiques. Ils l’utilisent également pour le calcul scientifique dans de nombreux autres domaines.

L’efficacité compte ici. Piz Daint se classe parmi les supercalculateurs les plus économes en énergie. Il atteint 3 185,9 mégaflops par watt. Cette métrique provient de la liste GREEN500.

Piz Daint est le seul supercalculateur à figurer dans le top 10 des listes TOP500 et GREEN500.

La plupart des systèmes échangent de l’énergie contre de la consommation d’énergie. Celui-ci ne le fait pas. Le classement GREEN500 reprend tous les supercalculateurs de la liste TOP500 et les classe selon leur efficacité énergétique. L’architecture hybride de Piz Daint maintient une faible consommation d’énergie. Les GPU sont plus économes en énergie que les CPU traditionnels. Ce choix de conception fait la différence.

5 : Mira (États-Unis)

Pourquoi Mira d’IBM a dominé le paysage du supercalculateur en 2013

Mira n’était pas seulement une autre entrée dans la liste des 500 meilleures. Il est devenu pleinement opérationnel en 2013 et s’est immédiatement imposé comme une centrale électrique, culminant à 8,6 pétaflops. Pour mettre ce chiffre en perspective, Mira a surpassé le système suisse Piz Daint de plus de 2 pétaflops et a dépassé le système Stampede de près de 3,5 pétaflops. L’écart n’était pas subtil. C’était une déclaration.

À la base, Mira est une bête construite sur la plate-forme BlueGene/Q d’IBM. Il abrite 786 000 cœurs de processeur, une infrastructure massive située au laboratoire national d’Argonne dans l’Illinois. Ce site sert de centre de recherche pour le Département américain de l’énergie (DOE). Mira n’est pas non plus apparue de nulle part. Il a remplacé Intrepid, un système IBM plus ancien qui s’était classé quatrième sur la même liste en 2008. La mise à niveau était importante, marquant un changement clair dans la capacité de calcul pour la science financée par le DOE.

Comment fonctionne l’accès à Mira pour les chercheurs

Gagner du temps sur Mira n’est pas une simple question de payer des frais. Il fonctionne selon un modèle d’allocation strict conçu pour une science à fort impact. La principale passerelle est le programme INCITE (Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment). Les chercheurs doivent soumettre leurs propositions par l’intermédiaire du Bureau des sciences du DOE pour y avoir accès.

La répartition des ressources est précise :
– 60% de la capacité de Mira est dédiée aux gagnants INCITE.
– 30 % soutiennent le Advanced Science Computing Research Leadership Computing Challenge.
– Les 10 % restants sont réservés pour les calculs urgents et urgents qui ne peuvent pas attendre le cycle de révision standard.

Cette structure garantit que le système répond à la fois aux projets planifiés à grande échelle et aux besoins soudains et critiques. Il équilibre les objectifs scientifiques à long terme avec les exigences opérationnelles immédiates.

Le concurrent japonais : K Computer

Passé des États-Unis au Japon, l’ordinateur K représente une approche différente du calcul haute performance. Situé au RIKEN Advanced Science Institute, ce système a été conçu par Fujitsu et utilise des processeurs SPARC64 VIIIfx. Comme Mira, il est entré en scène avec une intention sérieuse, remettant en question l’ordre établi de domination du calcul intensif. Son architecture était axée sur l’efficacité et la densité de puissance, visant à fournir un débit massif sans consommer une quantité d’énergie déraisonnable.

L’essor et le déclin relatif de l’ordinateur K

L’ordinateur K de Fujitsu détenait la couronne de la machine la plus rapide du monde dans les deux classements du début 2011. Aujourd’hui, il occupe la quatrième place. Cette baisse ne veut pas dire qu’il est faible. Il écrase toujours le Mira d’IBM avec une vitesse brute de 10,5 pétaflops. Il reste le seul véhicule japonais à figurer dans le top dix mondial.

La machine se trouve au RIKEN Advanced Institute for Computational Science au Japon. Son quotidien comprend la prévention des catastrophes mondiales, la météorologie et la recherche médicale. Il fait tout cela sans s’appuyer sur l’architecture IBM. Au lieu de cela, il fonctionne sur les processeurs octo-core SPARC64 VIIIfx de Fujitsu. Un énorme 705 000 cœurs gère le gros du travail. Ils effectuent des calculs à un rythme qui semble toujours incroyable.

Mais soyons clairs. Les trois meilleures machines appartiennent à une ligue différente. Ils sont à pas de géant plus puissants.

3 : Séquoia (États-Unis)

Sequoia a perdu la première place en juin 2012. En novembre, il était deuxième. Il occupe désormais la troisième place. Il ne prend pas de retard. C’est juste être dépassé. La machine impose toujours le respect avec 1,6 million de cœurs de traitement et une puissance de calcul brute stupéfiante de 17,2 pétaflops.

Pensez à ce que signifie réellement ce chiffre.

En 2008, le Roadrunner d’IBM a fait la une des journaux. Ce fut la première machine à franchir la barrière du pétaflop. Cela représente mille milliards d’opérations par seconde. IBM a affirmé qu’il fonctionnait comme 100 000 ordinateurs portables de cette époque. Sequoia n’est pas seulement une mise à niveau. Il est 17 fois plus rapide que la référence de 2008.

Le matériel à l’intérieur n’est pas vraiment à la pointe des normes de consommation actuelles. Sequoia s’appuie sur la conception BlueGene/Q d’IBM. Chaque puce possède 16 cœurs fonctionnant à 1,6 GHz. Cette vitesse d’horloge semble lente maintenant. Mais l’échelle change tout. Avec 96 racks de ces puces fonctionnant à l’unisson, la production collective devient terriblement efficace.

Qui a besoin d’autant de puissance ?

Vous vous demandez peut-être pourquoi quelqu’un a besoin de 17,2 pétaflops. La réponse est cachée derrière les portes closes du Livermore National Laboratory.

Cela fait partie de la National Nuclear Security Administration qui relève du département américain de l’Énergie. Sequoia, avec son frère Vulcan, s’occupe des travaux classifiés. La tâche la plus critique ? Simulation d’explosions nucléaires.

Ils n’ont pas besoin de véritables détonations. Ils ont besoin de physique. Physique en temps réel.

Sequoia est 63 % plus rapide que le quatrième ordinateur de la liste de novembre 2013. Cet écart n’est pas seulement dû à l’ego. C’est une nécessité. Lorsque vous modélisez l’implosion d’une ogive sans un seul tir d’essai, les millisecondes comptent. Les microsecondes comptent. La différence entre une simulation réussie et une simulation ratée peut coûter des millions, voire des vies.

Cela nous amène au prochain concurrent dans la course à la domination informatique brute.

2 : Titan (États-Unis)

La puissance hybride de Titan à Oak Ridge

Il se trouve dans une pièce du laboratoire national d’Oak Ridge dans le Tennessee, bourdonnant doucement tout en soulevant des charges lourdes. Titan n’est pas qu’un nom. Il est à la hauteur. Cette machine occupe la deuxième place du classement Top500, stable depuis juin 2013. De l’extérieur, elle ne ressemble pas à grand-chose. Juste des armoires. Mais à l’intérieur, il y a du matériel sérieux.

Cray l’a construit. Ou plutôt, ils l’ont intégré. Le cœur est constitué de processeurs AMD Opteron 6274. Vous envisagez seize cœurs par puce fonctionnant à 2,2 GHz. Mais ces processeurs ne constituent que l’équipe de support. Les vraies stars sont les GPU NVIDIA attachés à chaque nœud. Ensemble, ils délivrent 17,6 pétaflops. C’est un chiffre énorme. Le système utilise environ 561 000 cœurs pour y parvenir.

Pourquoi est-ce important ? Parce que Titan est un hybride. Il ne s’agit pas uniquement de processeurs. Il ne s’agit pas uniquement de GPU. C’est les deux. Ce choix de conception a tout changé pour l’Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF). Ils n’avaient pas besoin de nouveaux bâtiments. Ils n’avaient pas besoin de nouveaux réseaux électriques. Ils pourraient placer Titan dans le même espace physique que celui qui abritait auparavant Jaguar.

Jaguar était leur vieille bête. Titan est neuf fois plus rapide. Pourtant, la consommation d’énergie n’a augmenté que d’environ 60 pour cent. C’est ça l’efficacité. Vous obtenez neuf fois plus de travail pour une fraction de l’augmentation de puissance. S’ils avaient construit un système entièrement CPU de cette taille, la facture d’électricité aurait été astronomique. Les GPU ont permis de gérer la consommation de chaleur et d’énergie.

Programmation pour le matériel accéléré

Il y a un piège. Vous ne pouvez pas simplement exécuter du vieux code et vous attendre à de la magie. Les GPU exigent une approche différente. Vous devez écrire un logiciel qui comprend comment communiquer avec des processeurs parallèles. Ce n’est pas plug-and-play.

Pour résoudre ce problème, l’OLCF n’a pas fait cavalier seul. Ils se sont associés à Cray et NVIDIA. L’objectif était clair : rendre ces machines utilisables par les scientifiques. Le résultat a été le Centre pour la préparation accélérée des applications (CAAR). Ce groupe travaille sur les meilleures pratiques. Ils rédigent les guides. Ils créent les cadres permettant aux chercheurs de ne pas avoir à comprendre chaque détail de bas niveau à partir de zéro.

Concrètement, comment utilisez-vous ce pouvoir ? Vous ne vous contentez pas de gagner du temps. C’est une ressource pour le bien public. Les chercheurs soumettent des propositions dans le cadre du programme INCITE du ministère américain de l’Énergie. Si votre projet est retenu, vous y avez accès. C’est compétitif. C’est rigoureux. Mais pour ceux qui gagneront, il s’agira de la meilleure puissance de calcul au monde.

Titan a prouvé que l’architecture hybride n’était pas une expérience de niche. C’était le futur. Cela a montré que vous pouviez évoluer sans vous ruiner en électricité.

1 : Tianhe-2 (Chine)

Tianhe-2 est arrivé en 2012, dépassant de deux ans son calendrier prévu. Il n’est pas seulement entré dans le classement. Il est passé directement au numéro un.

La machine traite à 33,9 pétaflops. C’est presque le double des performances de Titan ou Sequoia. Il est également plus de dix fois plus rapide que Tianhe-1A, qui occupait la dixième place en juin 2013.

Il ne s’agit pas simplement d’une modification logicielle. Le matériel est massif.

Il fonctionne sur un mélange de processeurs Intel Xeon E5. Processeurs personnalisés. Et les coprocesseurs Intel Xeon Phi. Au total, il existe environ 3,12 millions de cœurs.

Qui construit le meilleur supercalculateur chinois ?

L’Université nationale de technologie de la défense (NUDT) a développé le système. Il se trouve au National Super Computer Center de Guangzhou. L’objectif est l’éducation et la recherche.

À l’heure actuelle, c’est la seule entrée de la Chine dans le top dix. Mais pour la puissance de traitement dans une seule machine, les droits de vantardise sont solides.

“Tianhe-2 leur donne le droit de se vanter de leur puissance de traitement dans une seule machine.”

Pourquoi Ubuntu Kylin est important pour la technologie chinoise

Tianhe-2 fonctionne sur une version personnalisée d’Ubuntu Linux appelée Kylin. Cela n’a pas été construit en vase clos.

Il est issu d’un partenariat entre NUDT, le China Software and Integrated Circuit Promotions Center (CSIP) et Canonical, les créateurs d’Ubuntu.

Cela met en évidence une tendance plus large. Tous les dix meilleurs supercalculateurs, et la plupart des 500 premiers, exécutent une certaine version de Linux. Windows ne tient pas la route ici. Pas encore.

Kylin n’est cependant pas coincé dans la salle des serveurs. Il s’agit d’un système d’exploitation open source disponible gratuitement, spécialement conçu pour les utilisateurs chinois. Vous pouvez le télécharger depuis le site d’Ubuntu. Cela fonctionne également sur les ordinateurs personnels.

Cela signifie que le même système d’exploitation qui alimente l’une des machines les plus rapides au monde se trouve également sur votre bureau. Si vous vivez en Chine ou si vous souhaitez simplement utiliser Linux optimisé pour la saisie en chinois, c’est une option.

Comment se compare-t-il aux autres supercalculateurs ?

Les spécifications de Tianhe-2 sont spécifiques. 33,9 pétaflops. 3,12 millions de cœurs. Intel Xeon E5 et Phi.

Comparez cela à Titan. Ou Séquoia. L’écart est grand. Presque le double.

Il convient également de noter pourquoi Linux domine ici. Source ouverte. Flexibilité. Contrôle. Vous pouvez modifier le noyau. Vous pouvez gérer le matériel directement. C’est pourquoi chaque entrée principale l’exécute.