building exascale-ready software systems for industry 4 · 167 cimatec yemoja senai cimatec/brazil...
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Renato [email protected]
Director General at the SENAI CIMATEC Supercomputing Center for
Industrial InnovationCoordenador do Centro de Supercomputação para Inovação Industrial do
SENAI CIMATEC
Building Exascale-Ready Software Systems
for Industry 4.0Desenvolvendo Sistemas de Software Exaflópicos
para a Indústria 4.0
LatAm in Top500 Jun/2015América Latina no Top500 Jun/2015
# System Site Vendor RMAX
148 Santos Dumont GPU LNCC/Brazil Bull 456.8
167 CIMATEC Yemoja SENAI CIMATEC/Brazil SGI 405.4
180 Santos Dumont Hybrid LNCC/Brazil Bull 363.2
209 Santos Dumont CPU LNCC/Brazil Bull 321.2
256 ABACUS I CINVESTAV/Mexico SGI 277.5
286 Grifo04 Petrobras/Brazil Itautec 251.5
347 Tupã INPE/Brazil Cray 214.2
LatAm in Top500 Jun/2015América Latina no Top500 Jun/2015
# System Site Vendor RMAX
148 Santos Dumont GPU LNCC/Brazil Bull 456.8
167 CIMATEC Yemoja SENAI CIMATEC/Brazil SGI 405.4
180 Santos Dumont Hybrid LNCC/Brazil Bull 363.2
209 Santos Dumont CPU LNCC/Brazil Bull 321.2
256 ABACUS I CINVESTAV/Mexico SGI 277.5
286 Grifo04 Petrobras/Brazil Itautec 251.5
347 Tupã INPE/Brazil Cray 214.2
Latin America’s 1st petascale system launched in 2015Primeiro sistema petaflópico inaugurado em 2015
Some Petascale RequirementsAlguns Requisitos do Petaflop
1. Hardware
• Larger, higher bandwidth memory subsystemsSistema de memória maior e com mais largura de banda
• Better performing interconnectsInterconexões de melhor desempenho
• High-performance I/O subsystemCamada de entrada-saída de alto desempenho
Some Petascale RequirementsAlguns Requisitos do Petaflop
2. Software
• Better use of compute resourcesMelhor uso dos recursos computacionais
• Whole HPC system manageabilityGerenciabilidade do sistema HPC como um todo
• Ability to deal with petascale datasetsHabilidade de lidar com bases de dados petaflópicas
Bridging to PetascaleAlcançando o Petaflop
1. Hardware
• Multi-core processorsProcessadores multi-core
• Systems on a chip (SoC)
• Accelerators & co-processorsAceleradores & coprocessadores
• Multi-level memory subsystemsSistemas de memória multi-nível
• Multi-level, multiple processor interconnectsInterconexões multi-nível entre diversos processadores
Bridging to PetascaleAlcançando o Petaflop
2. Software
• Scalable, jitter-free OSsSistemas operacionais escaláveis e sem jitter
• New & better programming models & toolsNovos e melhores modelos e ferramentas de programação
• Data visualisation & analytics toolsFerramentas de visualização e análise de dados
• New computational models & algorithmsNovos modelos computacionais e algoritmos
• Better tuned, scalable implementationsImplementações melhor otimizadas e escaláveis
Will keep doing this take us to
Exascale?Continuar a fazer isso seria o caminho para a
escala do Exaflop?
Status & Learnt LessonsStatus & Lições Aprendidas
1. Free performance lunch is still overDesempenho continua não vindo de graça
2. New hardware keeps coming, all the timeNovo hardware continua surgindo, a todo tempo
3. Software hand-tuning is laborious, never-ending workOtimização de código manual é trabalhosa e infindável
4. Chip power cap is still on (technology remains the same)Limite de consumo energético dos processadores se mantém
5. Power & time are moneyEnergia e tempo são dinheiro
We don’t know yet how
Exascale systems will look likeAinda não sabemos como
sistemas exaflópicos serão
Hints: EU FP7 Exascale ProjectsIndicativos: Projetos FP7 da UE em Computação Exaflópica
1. CRESTA: Software+hardware co-designCRESTA: Concepção conjunta de software e hardware
2. DEEP & DEEP-ER: Cluster-Booster programming modelDEEP & DEEP-ER: Modelo de programação Cluster-Booster
3. Mont-Blanc: Low-power HPC system & software design Mont-Blanc: Projeto de sistemas e software de PAD de baixo consumo
energético
Hints: DoE/CORAL SystemsIndicativos: Supercomputadores da CORAL/DoE
System Feature Titan Summit
Peak System Performance 27 PFLOPs 150-300 PFLOPs
Peak Node Performance 1.44 TFLOPs > 40 TFLOPs
# Nodes 18,688 > 3,400
CPU per node (1) 16c AMD Opteron (Multiple) IBM Power9
GPU per node (1) NVIDIA Kepler K20x (Multiple) NVIDIA Volta
RAM per node 32GB DDR3 > 512GB HBM+DDR4
CPU-GPU Interconnect PCI Gen2 NVIDIA NVLink (5-12x PCIe3)
System Interconnect Gemini Dual Rail EDR-IB (23GBps)
Peak Power Consumption 9 MW 10 MW
Hints: The White House OrderIndicativos: Decreto da Casa Branca
1. Accelerating delivery of a capable exascale system Acelerar a entrega de um sistema exaflópico
2. Increasing coherence between modeling & simulation
and data analyticsAumentar a coerência entre modelagem & simulação e análise de dados
3. Establishing a path for future HPC systems even after
limits of current semiconductor technology are reachedEstabelecer o caminho para sistemas de HPC futuros, mesmo depois
que os limites atuais da tecnologia de semicondutores forem atingidos
Hints: The White House OrderIndicativos: Decreto da Casa Branca
4. Increasing the capacity and capability of an enduring
national HPC ecosystemAumentar a quantidade e capacidade de um ecossistema de HPC
nacional duradouro
5. Developing public-private collaborations to ensure R&D
benefits are shared between US Government and
industrial & academic sectorsDesenvolver parcerias público-privadas para garantir que os benefícios
de P&D são compartilhados entre o Governo Americano e os setores
industrial e acadêmico
Researchers seem to work towards
the same goalsPesquisadores parecem trabalhar em direção
aos mesmos objetivos
Industry 4.0 will be reality when
Exascale arrivesA Indústria 4.0 será realidade quando
chegarmos ao poder exaflópico
Industry 4.0: Smart FactoriesIndústria 4.0: Fábricas Inteligentes
1. Cyber-Physical Systems: real-time monitoring & trackingSistemas Ciberfísicos: monitoramento e rastreamento em tempo real
2. Internet of Things: real-time human-machine cooperationInternet das Coisas: colaboração homem-máquina em tempo real
3. Internet of Services: organisational services are offeredInternet dos Serviços: serviços organizacionais são ofertados
Machines take simple real-time decisions without human inputMáquinas tomam decisões simples em tempo real sem interferência humana
Industry 4.0: Smart FactoriesIndústria 4.0: Fábricas Inteligentes
1. Cyber-Physical Systems: real-time monitoring & trackingSistemas Ciberfísicos: monitoramento e rastreamento em tempo real
2. Internet of Things: real-time human-machine cooperationInternet das Coisas: colaboração homem-máquina em tempo real
3. Internet of Services: organisational services are offeredInternet dos Serviços: serviços organizacionais são ofertados
Machines take simple real-time decisions without human inputMáquinas tomam decisões simples em tempo real sem interferência humana
How to enable Exascale HPC to
support Industry 4.0?Como permitir que HPC Exaflópico apoie
a Indústria 4.0?
Industry 4.0: Biz PerspectiveIndústria 4.0: Perspectiva de Negócio
1. Software must evolve fast to keep biz competitivenessSoftware deve evoluir rapidamente para manter competitividade
2. Code tuning & model evolution should not interdependOtimização de código e evolução dos modelos não devem interdepender
3. HW & SW decisions should be driven by the modelsDecisões de hardware e software devem ser guiadas pelo modelo
4. Data generated must be interpreted in at high frequencyDados gerados devem ser interpretados a alta frequência
5. Users should be aware of energy costsUsuários devem ficar cientes dos custos energéticos
Use Case: Imperial & SENAI CIMATECCaso de Uso: Imperial & SENAI CIMATEC
Uma abordagem top-downA top-down approach
Intel Parallel Computing CenterCentro de Computação Paralela Intel
http://www.opesci.org/
Open Performance portablE SeismiC Imaging (OPESCI)
Needs of Brazilian IndustryAnseios da Indústria Brasileira
• Open ScienceCiência aberta
• Support to Supercomputing
Assisted Engineering (SCAE)Suporte a Engenharia Assistida por
Supercomputação (SCAE)
• Product design, prototyping, simulationsDesign de produtos, prototipação, simulações
• Assistance to SMEs and startupsAtendimento às pequenas e médias empresas e startups
We are hiring!Estamos contratando!
• Scholarships for undergrads, masters, PhD & post-docsBolsas de graduação, mestrado, doutorado e pós-doutorado
• Support to research in HPCApoio às pesquisas de ponta em HPC
• Operation of the #1 HPC system for O&G R&D in LatAmOperação do HPC para P&D em O&G mais potente da América Latina
• Development and optimisation of codes & libsDesenvolvimento e otimização de códigos e bibliotecas
• Real projects with business impact in industryProjetos reais de impacto em negócio na indústria
Profiles in computing, engineering and alike preferrablePerfis em computação, engenharia e afins preferível
Renato [email protected]
Director General at the Supercomputing
Center for Industrial Innovation
Coordenador do Centro de Supercomputação
para Inovação Industrial
SENAI CIMATECAv. Orlando Gomes, 1845 – Piatã
CEP 41.650-010
Salvador – Bahia – Brasil
+55 (71) 3462 9510
http://www.fieb.org.br/senai