1. Étude de cas
Processeurs Intel® Xeon®
Le Big Bang en labo
quatre cœurs série 5400 La nouvelle génération des processeurs Intel® Xeon® quatre cœurs série 5400
Calcul intensif affiche des gains de performances et de rendement électrique conséquents.
Ces puces aident ainsi le CERN dans ses travaux sur les origines de l’univers.
Structure : Le CERN est le plus grand laboratoire mondial de recherche en physique des particules.
Technologie : Processeurs Intel® Xeon® quatre cœurs série 5400, gravés en 45 nm sur hafnium.
Enjeux : Le CERN cherchait un processeur ultraperformant et à haut rendement électrique
pour renforcer sa puissance de calcul au service d’expériences réalisées avec son
Grand Collisionneur de hadrons (LHC) tout en limitant sa consommation d’énergie.
Résultats : Les processeurs Intel Xeon quatre cœurs série 5400 ont dégagé 10 % de gains
de performances et de rendement électrique par rapport à leurs homologues de
série 5300, de génération précédente.
Bilan : Augmentation du rendement de traitement pour l’analyse des 15 pétaoctets de
données que produisent annuellement les expériences menées à l’aide du LHC,
« Les technologies
ce qui permettra aux chercheurs de mieux comprendre les origines de l’univers.
Intel sont essentielles
Perspectives : Intel et le CERN vont continuer d’évaluer et de déployer ensemble des processeurs multicœurs
au développement du de plus en plus rapides et économes en énergie pour le LHC.
Grand Collisionneur
de hadrons, qui est
Enjeux
un accélérateur de Doté d’un acronyme hérité de l’ancien Conseil européen pour la recherche nucléaire, le CERN est le plus grand
laboratoire mondial de recherche en physique des hautes énergies. Il termine actuellement la construction
particules prévu pour
d’un nouvel accélérateur de particules, le Grand Collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC). D’une
étudier les origines circonférence de 27 km, cette machine sera la plus puissante de ce type jamais construite. Elle permettra
aux physiciens de reproduire les conditions qui prévalaient une fraction de seconde après le Big Bang.
de l’univers. »
Une infrastructure informatique titanesque sera nécessaire au traitement des 15 pétaoctets de données
Sverre Jarp, (15 x 1015) annuels que produiront les expériences conduites sur cette machine. À ce titre, les enjeux les
directeur informatique du plus importants pour le CERN dans la mise en place des moyens informatiques requis sont de limiter la
CERN openlab consommation électrique et les contraintes thermiques de son centre de calcul.
Comme tous les datacenters, le centre informatique du CERN, à Genève, a ses limites thermiques. Il faut en effet
savoir qu’avec les techniques de refroidissement d’aujourd’hui, la quantité maximale de chaleur produite qu’un
système de réfrigération et de ventilation est capable de gérer est de 2,5 mégawatts. Or, actuellement, le centre
informatique du CERN dégage environ 2,0 MW de chaleur, mais, sachant que le laboratoire doit augmenter en
permanence sa puissance de traitement, ce chiffre aurait dû atteindre la valeur plafond de 2,5 MW d’ici un an ou deux.
C’est pourquoi, afin de continuer à augmenter sa puissance de calcul tout en limitant sa consommation d’énergie,
le CERN devait équiper d’urgence ses serveurs de processeurs ultraperformants et à fort rendement électrique.
Déploiement
Les technologies Intel® et, en particulier, l’évolution du multicœur, ont été capitales pour l’élaboration du LHC.
Pendant plusieurs années, les moyens de traitement du CERN ont en effet consisté en plusieurs centaines de
stations de travail micro-informatiques, équipées chacune de deux processeurs Intel® Pentium® III ou Pentium® 4 de
microarchitecture Intel NetBurst® et, bien que le recours successif à des puces de générations suivantes ait dégagé
des gains de performances, l’augmentation correspondante de la puissance dissipée ne pouvant mener qu’à l’impasse.

2. Heureusement, le passage au multicœur et à la
microarchitecture Intel® Core™ — au travers de
processeurs Intel® Xeon® double cœur série 5100 et
Au bilan
quatre cœurs série 5300, au nombre respectif de sept Chaque watt d’électricité consommé en moins par le CERN pour alimenter
cent et mille trois cent — a autorisé une progression ses serveurs lui permet d’économiser aussi un watt pour le refroidissement,
continue des performances, sans augmentation autrement dit un total de deux watts.
corrélative de la consommation électrique.
Pour de nombreuses structures, cette réduction se traduirait par une baisse
Pour exploiter plus encore ces gains de performances
des frais de production ; pour le CERN, en revanche, les avantages sont
et de rendement électrique, le CERN a souhaité évaluer
les avantages de la génération suivante de ces puces, indirects. Dans la mesure où les besoins de calcul du Grand Collisionneur
gravées en 45 nm sur hafnium (« high k »), à savoir de hadrons (LHC) sont sans limites (même si ce n’est pas le cas de ses
les processeurs Intel Xeon quatre cœurs série 5400. capacités électriques), ce laboratoire pourra mettre à profit les gains de
Le laboratoire a ainsi organisé une série d’essais sous rendement électrique dégagés par les processeurs Intel® Xeon® quatre
SPECInt* 2000 ainsi que des tests d’évaluation de
cœurs série 5400 pour s’équiper d’ordinateurs supplémentaires.
son propre cru.
Si c’est le banc d’essai SPECint qu’il a choisi, c’est parce
Ce renfort en puissance de traitement lui permettra
que celui-ci reflète fidèlement les schémas d’utilisation d’accélérer la reconstruction et l’analyse des
applicatifs en vigueur au CERN. En divisant les scores 15 pétaoctets annuels de données que devrait
SPECint par la puissance électrique consommée, le produire le LHC. En favorisant l’analyse des plus petits
laboratoire est ainsi parvenu à calculer le rendement des constituants de la matière, les processeurs Intel
énergétique.
Xeon quatre cœurs série 5400 joueront un rôle capital
dans la compréhension des origines de l’univers.
Résultats
Les processeurs Intel Xeon quatre cœurs série 5400
affichent des gains de performances de 10 % par
rapport à leurs homologues, quadricœurs eux aussi, Perspectives
de série 5300. Au fil des ans, les percées technologiques d’Intel ont très directement profité au CERN et,
en particulier, les gains de rendement électrique obtenus lors du passage de processeurs
Ils disposent également d’une capacité en mémoire
simple cœur de microarchitecture Intel NetBurst à leurs successeurs double cœur de
cache plus importante, synonyme de gains de
microarchitecture Intel Core.
performances elle aussi. De fait, même si les bancs
d’essai réalisés par le CERN n’ont pas mis en évidence Ont suivi ensuite les processeurs Intel quatre cœurs de première génération, dont le
tous les avantages de cette capacité accrue en rendement électrique était équivalent, mais l’encombrement réduit. Aujourd’hui, gravés en
mémoire cache, d’autres, similaires et effectués sur 45 nm sur hafnium, leurs successeurs quadricœurs de série 5400 renforcent une fois de
le SGBD d’Oracle, l’ont clairement fait. En compagnie plus ce rendement électrique. Pourtant, cette progression ne s’arrête pas là.
d’Intel et d’HP, Oracle est en effet l’un des partenaires
Au cours des prochains mois, le CERN va entamer la mise hors service de la partie la moins
du CERN openlab.
productive de son infrastructure, pour la remplacer par des serveurs plus économes en
À la faveur de ses essais, le CERN openlab a ainsi pu énergie parce que dotés de processeurs Intel à quatre cœurs. À plus longue échéance, le
constater que des processeurs Intel Xeon quatre cœurs laboratoire continuera de travailler avec Intel pour évaluer les atouts des évolutions
série 5400 équipant ses serveurs de base de données, ultérieures du multicœur.
dont la mémoire est fortement sollicitée, enregistraient
Son adoption de processeurs Intel Xeon quatre cœurs série 5400 lui permettra par ailleurs
concrètement des gains de performances de 15 %
d’appliquer à son fonctionnement le concept de « l’entreprise prédictive ». Les gains de
comparés à leurs prédécesseurs quatre cœurs de
performances qu’autorise l’augmentation du rendement électrique lui assurent de disposer
série 5300.
de serveurs qui seront mieux à même d’analyser la masse de données produites par le LHC,
Le réel avantage pour le CERN réside cependant dans ce qui confortera sa place parmi les principaux acteurs de la recherche en physique des
le fait que les processeurs Intel Xeon quatre cœurs particules.
série 5400 ne se contentent pas de renforcer les
performances, mais augmentent aussi le rendement
électrique des serveurs. Toujours par rapport à la Trouvez une solution parfaitement adaptée à votre entreprise :
série 5300, ils affichent en effet une progression
contactez votre interlocuteur Intel ou rendez-vous sur l’Internet à l’adresse
de 10 % sur ce critère.
http://www.intel.com/refences
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