Leonardo

Tecnologia europea per uno tra i più potenti Supercomputer

Industry: Public Sector & Defense
Country: Italy

“Il supercomputer Leonardo è il risultato del nostro impegno a lungo termine per superare i confini per arrivare ad un moderno supercomputer exascale”
Sanzio Bassini, Direttore del dipartimento HPC, CINECA

CINECA è da sempre uno degli hub più importanti a livello mondiale per le attività di supercalcolo, ed ora più che mai

Negli anni il settore scientifico e quello della ricerca hanno potuto compiere passi da giganti molto più rapidamente che in passato grazie all’utilizzo delle simulazioni numeriche; a tal fine è necessaria una grande potenza di calcolo ed il CINECA ha sempre fornito ore di calcolo dedicate alla ricerca accademica ed industriale, come ad esempio per le simulazioni metereologiche e climatiche, il drug design, l’analisi aerodinamiche di velivoli o la modellazione degli scafi da competizione.

Grazie all’iniziativa EuroHPC, alle competenze HPC di CINECA ed alla leadership di Atos è stato possibile dare vita ad uno dei più grandi cluster di calcolo europei*: Leonardo.

*forecasting del risultato del software di benchmarking high-performance linpack, calcolato su capacità nominale e confrontato con le informazioni pubblicate su Top500 per il segmento europeo.

La sfida

Il calcolo ad alte prestazioni è uno strumento strategico per le sfide derivanti dalle “competitive science”, dal settore R&D delle aziende e dal processo decisionale pubblico, in campi che vanno dalla fisica fondamentale, alla ricerca sul clima, alla biologia, alle scienze della vita e della salute, fino a sostenere il processo decisionale pubblico in caso di eventi di rischio naturale.

Per raggiungere tali obiettivi è necessario fare affidamento sulla sinergia di algoritmi avanzati, dati e hardware basati sulla prossima generazione di supercomputer.

Attraverso l’iniziativa dell’impresa comune EuroHPC, l’Europa ha deciso di investire in infrastrutture europee di calcolo avanzato pre-exascale per soddisfare le crescenti esigenze di calcolo e di analisi dati, questi ultimi prodotti sia nella ricerca accademica che industriale europea. Lo scopo è mettere in comune le risorse europee per sviluppare supercomputer pre-exascale di alta gamma, basati su una tecnologia europea competitiva capace di soddisfare le attuali sfide computazionali, con una particolare attenzione agli impatti ambientali del cluster.

La soluzione

Atos realizzerà Leonardo, uno dei più grandi cluster HPC pre-exascale europei, basato su tecnologia BullSequana XH2000 ed equipaggiato con circa 3.500 processori Intel Xeon e 14.000 GPU di architettura Ampere di Nvidia con una performance di 10 ExaFLOPs in precisione ridotta, tipica delle applicazioni AI. Avrà una capacità di archiviazione di oltre 100 PetaByte ed una potenza di calcolo aggregata pari a 250 PetaFLOPs, ovvero 250 milioni di miliardi di operazioni in virgola mobile al secondo. Rispetto Marconi-100, il sistema precedentemente installato in CINECA, è prevista una potenza di calcolo 10 volte superiore.

La progettazione del sistema realizzata da CINECA ed Atos ha anche permesso di ottenere un cluster:

  • con prestazioni ottimizzate per minimizzare gli impatti ambientali con l’obiettivo di risultare anche tra i primi cluster in TopGreen500
  • con predisposizione a 2 tipologie di calcolo: uno basato su acceleratori GPU ed uno per calcoli basati su CPU
  • 2 sistemi di archiviazione: uno per lo storage ed uno ad alte prestazione per la memorizzazione dei dati temporanei necessari alle operazioni di elaborazione

Vantaggio competitivo

La modellizzazione dei fenomeni scientifici richiede oggi simulazioni ad alte prestazioni, analisi dei dati, intelligenza artificiale, oltre alla visualizzazione dei dati con renderizzazione grafica tridimensionale. Grazie all’utilizzo della tecnologia utilizzata si otterrà un throughput estremamente elevato a fronte di un basso consumo energetico. Molteplici sono i campi che beneficeranno di questa potenza di calcolo, in particolare la medicina di precisione, grazie alla disponibilità di supercalcolatori exascale, potrà dare un contributo fondamentale per affrontare le emergenze sanitarie.

Specifiche tecniche

Il supercomputer Leonardo è costituito da 3 parti:

  • La prima, chiamata Booster, è formata da oltre 3.000 nodi basati sui sistemi a raffreddamento diretto a liquido BullSequana XH2000, che integrano una CPU Intel Xeon SP di terza generazione e quattro GPU Nvidia Ampère A100, per un totale di quasi 14.000 acceleratori;
  • La seconda, chiamata Data Centric Partition, è formata da oltre 1.500 nodi basati sugli stessi BullSequana XH2000, ma che ospitano processori Intel Xeon di generazione futura.
  • L’intero sistema è collegato ad un terzo modulo di servizio e visualizzazione, ed ad un’area di archiviazione multi-tier ad alte performance, con una capienza aggregata di olte 100 PetaByte, basata sui prodotti DDN. Tutte le parti del sistema comunicano tra di loro grazie un’interconnessione a bassa latenza InfiniBand HDR a 200Gb/s per collegamento, allocata su tecnologia Nvidia Networking.

I processori Intel Xeon di generazione futura sono ottimizzati per eseguire carichi di lavoro computazionalmente intensi in sistemi di calcolo ad alte prestazioni consentendo computing con avanzate capacità di accelerazione AI integrate.

    • Più di 136 BullSequana XH2000 rack di raffreddamento diretto a liquido
    • 250 PFLOPs HPL Linpack Performance (Rmax) aggregata
    • 3+PB RAM
    • 10 ExaFLOPs di prestazioni FP16 AI
    • 3456 server equipaggiati con Intel Xeon Ice Lake e GPU con architettura Nvidia Ampère
    • 1536 server con processori Intel Xeon SP di prossima generazione
    • 5PB di storage ad alte prestazioni
    • 100PB di storage a grande capacità
    • Larghezza di banda di interconnessione minima di 200Gb/s per singolo link InfiniBand HDR
    • 9MW di Potenza elettrica aggregate
    • Oltre 140 km di cablaggi in fibra ottica

Il network di Atos

Atos crede nello sviluppo, nella formazione e nella collaborazione con partner di eccellenza per poter sviluppare soluzioni innovative. Infatti è membro dell’iFab (International Foundation Big Data and Artificial Intelligence for Human Development), di cui CINECA è membro fondatore, con cui organizza webinar, già collabora su soluzioni Innovative-Breakthrough e realizza dei percorsi di formazione per diffondere ed accelerare l’utilizzo di queste nuove tecnologie in ambito computing.

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