Supercalculateur Summit, d'IBM : tout simplement le plus puissant au monde en 2019. (crédit Flickr licence CC.

Supercalculateur, superordinateur, ou encore HPC (Higth Performance Computer) toutes ces appellations désignent un ordinateur de très grande taille et surtout d'une puissance hors-norme.

Le supercalculateur est généralement composé de plusieurs milliers de microprocesseurs pour station de travail classique (Xeon d'Intel, Opteron d'AMD. PowerPC d'IBM ou plus récemment A64FX, un SoC sous licence ARM mis au point par Fujitsu ) secondés par des centaines de téra-octets de mémoire. Cette profusion de matériel est associée à une architecture particulière dite "massivement parallèle" qui permet le fonctionnement harmonieux de composants non prévus pour cet usage à l'origine.

En utilisant des microprocesseurs "mainstream" disponibles sur le marché et en les assemblant par milliers, réaliser un supercalculateur est moins coûteux que développer un microprocesseur spécifique beaucoup plus puissant, une technique usitée par le passé, notamment avec les ordinateurs de la firme Cray. De plus, il suffit d'ajouter des grappes de composants dans cette architecture modulaire pour augmenter la puissance de calcul, avec pour seule limite théorique le coût d'une telle multiplication, et son alimentation électrique, bien sûr !

Actuellement, la tendance consiste à associer des microprocesseurs de station de travail ou avec des puces graphiques (GPU) de Nvidia ou d'AMD, très performantes en calculs scientifiques ou mathématiques, pour obtenir une meilleure polyvalence, toujours avec des composants disponibles en grandes séries.

Il n'en demeure pas moins que la conception de ce genre de machine, principalement à cause de son coût, est réservée aux très grandes firmes, voire aux universités prestigieuses, souvent avec un appui étatique, car ce type de matériel est hautement stratégique, même lorsqu'il n'est pas destiné à des fins militaires.

Les supercalculateurs sont donc utilisés pour des simulations de grandes ampleurs : séquençage de génome, prédiction météo à long terme, recherche scientifique en tout genre, jusqu'aux essais nucléaires virtuels. La puissance de calcul brute de tels ordinateurs, véritables monstres de calcul, se mesure en pétaflops (opérations en virgule flottante par seconde) et un TOP500 international des meilleurs d'entre eux est régulièrement publié.

À titre d'exemple, l'infographie ci-dessus présente l'IBM Summit, un supercalculateur utilisé le département américain de l'énergie dans le laboratoire d'Oak Ridge, dans le Tennessee. Son architecture est basée sur 9.216 Microprocesseurs IBM power9 à 22 coeurs, et sur 27.648 microprocesseurs graphiques Nvidia Tesla V100 ! Sa puissance de calcul est de 200 pétaflops (Rpeak) ce qui en 2019, en faisait le plus puissant supercalculateur connu...