Le terme « superordinateur » renvoie à un ordinateur dont les performances sont supérieures à celles d’un ordinateur standard. Cela signifie souvent que les superordinateurs ont une architecture, des ressources et des composants qui les rendent extrêmement puissants et leur permettent de fonctionner à des vitesses opérationnelles égales ou presque aux vitesses maximales.
Les superordinateurs incluent la plupart des composants clés d’un ordinateur classique, dont au moins un processeur, des périphériques, des connecteurs, un système d’exploitation et différentes applications. La principale différence entre un superordinateur et un ordinateur standard est sa puissance de traitement.
Historiquement, les superordinateurs étaient des machines individuelles ultrarapides, utilisées essentiellement par de grandes entreprises et des organismes scientifiques nécessitant une puissance de traitement gigantesque pour des calculs à très grande vitesse. Aujourd’hui en revanche, les superordinateurs peuvent se composer de dizaines de milliers de processeurs capables d’effectuer des milliards, voire des billions de calculs par seconde.
Actuellement, les superordinateurs sont couramment utilisés pour les prévisions météorologiques, le contrôle des opérations des réacteurs nucléaires et la cryptologie. Leur coût ayant baissé, les superordinateurs modernes sont également utilisés pour les études de marché, les jeux en ligne et les applications de réalité virtuelle et augmentée.
Bref historique des superordinateurs
En 1964, Seymour Cray et son équipe d’ingénieurs de Control Data Corporation (CDC) créaient le premier superordinateur, le CDC 6600. À cette époque, le CDC 6600 était dix fois plus rapide que les ordinateurs ordinaires et trois fois plus rapide que son plus proche concurrent, l’IBM 7030 Stretch : sa vitesse de calcul pouvait atteindre trois millions d'opérations en virgule flottante par seconde (flops). Aujourd’hui, cela peut sembler lent, mais à l’époque, la machine était suffisamment rapide pour être qualifiée de « superordinateur ».
Connu comme le « père du superordinateur », Seymour Cray et son équipe sont restés en pointe dans ce secteur, avec le CDC 7600 commercialisé en 1969 (160 mégaFLOPS), le Cray X-MP en 1982 (800 mégaFLOPS) et le Cray 2 en 1985 (1,9 gigaFLOPS).
Par la suite, afin de rendre les superordinateurs plus abordables, d’autres sociétés ont mis au point la technologie de traitement massivement parallèle (MPP, Massively Parallel Processing). En 1992, Don Becker et Thomas Sterling, qui travaillaient pour la NASA, ont construit un superordinateur composé d’une grappe d’ordinateurs fonctionnant ensemble et baptisé le Beowulf. Le Beowulf était le premier superordinateur à utiliser un modèle en grappe.
Aujourd’hui, les superordinateurs utilisent à la fois des unités centrales (CPU) et des processeurs graphiques (GPU) qui s’associent pour réaliser des calculs. Dans le TOP500 des superordinateurs, le Fugaku, installé à Kobe, au Japon, au RIKEN Center for Computational Science, est classé comme le superordinateur le plus rapide du monde, avec une vitesse de traitement de 442 petaFLOPS.
Superordinateurs et ordinateurs standard
Avec les superordinateurs actuels, la puissance de calcul est agrégée de façon à offrir des performances nettement supérieures à celles d’un poste de travail ou d’un serveur individuel, ce qui permet de résoudre des problèmes complexes dans le domaine technique, scientifique ou commercial.
Contrairement aux PC ordinaires, les superordinateurs modernes se composent d’énormes grappes de serveurs, avec un ou plusieurs CPU regroupés en nœuds de calcul. Ces nœuds de calcul forment un processeur (ou un groupe de processeurs) et un bloc mémoire peut contenir des dizaines de milliers de nœuds. Les nœuds sont connectés entre eux, ce qui leur permet de communiquer et de travailler ensemble sur des tâches spécifiques, tandis que les processus sont répartis ou exécutés simultanément sur des milliers de processeurs.
Mesure de la performance d’un superordinateur
La performance d’un superordinateur se mesure en FLOPS, tout comme les opérations scientifiques qui utilisent des calculs en virgule flottante, autrement dit des nombres si élevés qu’ils doivent être exprimés à l’aide d’exposants.
Le FLOPS est une unité de mesure plus précise que le million d’instructions par seconde (MIPS). Comme indiqué plus haut, les superordinateurs actuels les plus rapides atteignent des débits supérieurs à cent quadrillions de FLOPS (petaFLOPS).
