O projeto europeu ExaNoDe construiu um protótipo de unidade de computação inovador, preparando o caminho para os supercomputadores exascale de amanhã, aqueles capazes de realizar um bilhão de bilhões de cálculos por segundo, ou dez vezes mais rápido do que os computadores mais poderosos de hoje.

O protótipo ExaNoDe permite que diferentes tipos de processador sejam combinados e interconectados no mesmo chip, desde as unidades de processamento central de baixa potência (CPUs) até processadores companheiros reprogramáveis ​​que podem ser reconfigurados na hora. Ao permitir interconexões no chip, o protótipo ajuda a superar um dos principais obstáculos para computadores mais poderosos:o custo de energia e desempenho da transferência de dados entre os processadores principais e seus processadores associados. Tudo isso em um pacote tridimensional revolucionário.

"O consumo de energia e a acessibilidade são os principais obstáculos no caminho de uma unidade de computação capaz de fornecer desempenho exascale, "diz Denis Dutoit, engenheiro pesquisador do CEA-Leti e coordenador do ExaNoDe. "A combinação de integração 3-D e unidades heterogêneas no chip aborda esses obstáculos. Se alguém usasse tecnologias padrão, como usado nos PCs de ponta usados ​​pelos jogadores, então, chegar à exascale exigiria um computador com requisitos de energia equivalentes a uma cidade com um milhão de habitantes. "

Tomando como base um mediador inovador desenvolvido pela CEA, O ExaNoDe permite a combinação de vários chips de sistema em chips (SoC), formando um circuito integrado tridimensional (3DIC). Isso oferece várias vantagens, tal como:

• maior rendimento de fabricação de cavacos - portanto, custos mais baixos - graças ao menor tamanho de cavacos
• custos reduzidos de personalização, já que o design modular permite a combinação da tecnologia mais avançada com custo mais baixo, tecnologia mais estabelecida conforme necessário
• a flexibilidade de inserir elementos de computação - como CPUs e aceleradores - em um único chip para diferentes aplicações, resultando em maior desempenho para uma ampla gama de aplicações com custos de design mais baixos
• distâncias reduzidas de comunicação entre chips, resultando em maior eficiência energética

"O protótipo ExaNoDe integra várias tecnologias principais:um mediador ativo 3-D com chips, Arme núcleos com aceleração FPGA, um espaço de endereçamento global, ambiente de programação produtivo e de alto desempenho, que permitirá que a tecnologia europeia satisfaça os requisitos da computação exascale, "acrescenta Denis.

O ExaNoDe baseia-se em pesquisas anteriores com financiamento europeu usando o sistema de memória UNIMEM, que foi criado no projeto EUROSERVER e está sendo levado à escala no projeto EuroEXA. Isso permite a criação de memória compartilhada entre vários nós de computação e, portanto, ajuda a reduzir a distância que os dados precisam percorrer.

Para permitir que os programadores explorem totalmente esses diferentes recursos de hardware, avanços foram feitos nos modelos de programação OmpSs-2 @ Cluster e OpenStream para computação paralela. Aplicativos da vida real, em áreas como ciência de materiais e aprendizado de máquina, foram desenvolvidos e testados na arquitetura ExaNoDe usando esses modelos de programação e interfaces de programação de aplicativos de comunicação (APIs).