Ressources calcul 2008

GENCI PRACE

IDRIS : brodie NEC SX-8 - vargas IBM Power6

CCRT : mercure NEC SX-8R - GIEC NEC SX-9 platine Bull Itanium / Nehalem

CINES : SGI Altix ICE

CCRE

Marie-Alice Foujolsfoujols@ipsl.jussieu.fr

Evolution des performances

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

1993/061994/061995/061996/061997/061998/061999/062000/062001/062002/062003/062004/062005/062006/062007/62008/6

Performance (Gflops)

Numéro 1

Numéro 500

CEA civil - CCRT - somme

CEA - civil - CCRT Vecto Para

IDRIS - somme

IDRIS - Vecto Para

Tendance Numéro 500

Tendance Numéro 1

10 Pflops

1 Pflops

100 Tflops

10 Tflops

1 Tflops

100 Gflops

10 Gflops

1 Gflops

Evolution des moyens de calcul : Top 500 France : CNRS-IDRIS et CEA-CCRT

2008 207 Tflops

Earth Simulator

2010 10 PflopsRiken, Japon

TOP 500, 2007/11 J David MA Foujols

NEC SX-8 IDRISNEC SX-8R CCRT

+ NEC SX-9 Dédié GIEC - Hors quotaAvril 20093 nœuds48 procsÉquivalent 80 procs SX-8640 000 h

http://forge.ipsl.jussieu.fr/igcmg/wiki/PerformancesIPSLCM4_v2

Temps de simulations, LMDZ 360x180x55

Limite du découpage

84 ans/mois

300 ans/mois100 106 t

Les modèles de climat

Les équations : mécanique des fluides, processus physiques

Choix numériques, Discrétisation Programmes informatiquesCalculateursProduction de résultatsComparaison aux observationsProjections sur le futur

€

∂U∂t+ 2Ω×U = .

Marti, 2005

Évolution depuis 30 ans

Puissance de calcul: ≈ x106

Modélisation du climat en a tiré parti par une multiplication

≈ x100 autour des 3 axes

résolution spatiale

contenu et complexité

des modèleslongueurs et nombres

de simulations

Evolution depuis 30 ans

Développement des composantes puis couplage des modèles.

Evolution des modèles de climat

IPCC, 2007

Rés

olut

ion

Com

plex

ité

Le modèle système Terre de l’IPSL

Continents Atmosphère Océan

Surface continentaleSol et végétation

Circulation atmosphériquePhysique

Circulation OcéaniqueGlace de mer

LMDzORCHIDEE

PISCES

INCA

STOMATE

ORCALIM

C02 Car boneCar boneCarbone

Biogéochimie cont inent ale

Biogéochimie etBiologie marine

ChimieGaz&

Aér osols

DMS

Nut r it if sChimie

CH4, COVAér osols

Continents Atmosphère Océan

Surf ace cont inent aleSol et végét at ion

Circulat ion at mosphériquePhysique

Circulat ion OcéaniqueGlace de mer

Surf ace cont inent aleSol et végét at ion

Circulat ion at mosphériquePhysique

Circulat ion OcéaniqueGlace de mer

LMDzORCHIDEE

PISCES

INCA

STOMATE

ORCALIMLMDzORCHIDEE

PISCES

INCA

STOMATE

ORCALIM

C02 Car boneCar boneCarbone

Biogéochimie cont inent ale

Biogéochimie etBiologie marine

C02 Car boneCar boneCarbone

Biogéochimie cont inent ale

Biogéochimie etBiologie marine

ChimieGaz&

Aér osols

DMS

Nut r it if sChimie

CH4, COVAér osols

ChimieGaz&

Aér osols

DMS

Nut r it if sChimie

CH4, COVAér osols

NEMO/OPA

NEMO/TOP/PISCES

INCA

IPSLCM4 figé en juillet 2004, IPSLCM5 à figer en 2008, IPSLESM idem

Le couplage OASIS

Coupleuroasis

Les nouveaux enjeux : Évolution future

Puissance de calcul: ≈ x106

Quelle évolution résolution/complexité/durée ?

résolution spatiale

contenu et complexité

des modèleslongueurs et nombres

de simulations

Axes directeurs

1) Augmenter la qualité : (ex. : paramétrisations revues pour haute résolution, ...)

2) Augmenter la complexité : système terre incluant l'ensemble des compartiments (atmosphère, océan/glace, continents, chimie, cycles, calottes, ...)

3) Réaliser les simulations dans les temps impartis :Atteindre le Petaflops : développements numériques et informatiques nécessaires pour les machines à O(10 000) processeurs

15

Spatial Resolution (x*y*z)

Ensemble size

Timescale (Years*timestep)

TodayTerascale5

50

500

Climate Model

70

10 2010Petascale

1.4°

160km

0.2°

22kmAMR

1000

400

1Km

Regular 10000

Earth System Model

100yr*

20min1000yr*

3min1000yr * ?

Code Rewrite

Cost Multiplier

Data Assimilation

New Science Better Science

dimensions of Climate Predictiondimensions of Climate Prediction

?

10

1010

10

10 10

10

2015ExascaleLawrence Buja (NCAR) / Tim Palmer

(ECMWF) Exposé NCAR, DEISA, avril 08

Evolution des performances

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

1993/06 1994/06 1995/06 1996/06 1997/06 1998/06 1999/06 2000/06 2001/06 2002/06 2003/06 2004/06 2005/06 2006/06 2007/6

Performance (Gflops)

Numéro 1Numéro 500SommeIDRIS - sommeIDRIS - Vecto Para

10 Pflops

1 Pflops

100 Tflops

10 Tflops

1 Tflops

100 Gflops

10 Gflops

1 Gflops

100 Mflops

1993C90 : 8 cpus : 7 Gflops12 cpus : 10 Gflops

1996T3D : 128 cpus : 13GflopsT3E : 256 cpus : 93 Gflops268 cpus : 117 Gflops

1997Fujitsu VPP :8 cpus : 13 Gflops

1999NEC SX-5 :16 cpus : 123 Gflops38 cpus : 280 Gflops40 cpus : 303 Gflops

2002IBM 1ère : 256 cpus : 590 Gflops

2004IBM 2ème : 1024 cpus : 4 Tflops

2006NEC SX-8 :80 cpus : 1,2 Tflops

IDRISMeilleur classement :11ème 11/96

Création IDRISOctobre 1993

Earth Simulator

IDRIS

Evolution des performances

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

1993/061994/061995/061996/061997/061998/061999/062000/062001/062002/062003/062004/062005/062006/06 2007/6

Performance (Gflops)

Numéro 1Numéro 500SommeCEA civil - CCRT - sommeCEA - civil - CCRT Vecto Para

10 Pflops

1 Pflops

100 Tflops

10 Tflops

1 Tflops

100 Gflops

10 Gflops

1 Gflops

100 Mflops

1994C90 : 3 cpus : 2,5 Gflops4 cpus : 3,3 Gflops

1999Fujitsu VPP :15 cpus : 139 Gflops16 cpus : 149 Gflops

2004NEC SX-6 :44 cpus : 337 Gflops48 cpus : 368 Gflops56 cpus : 430 Gflops

2006NEC SX-8 :64 cpus : 0,9 TflopsNEC SX-6 :56 cpus : 430 Gflops

1997-1999T3E : 256 cpus : 116 Gflops280 cpus : 125 Gflops

1994T3D : 128 cpus : 13GflopsSP2 :16 cpus : 3 Gflops

2000-2003HP : 232 cpus : 211 Gflops532 cpus : 537 Gflops550 cpus : 638 Gflops610 cpus : 717 Gflops

CCRT

2004HP : 800 cpus : 1,6 Tflops

2007BULL : 7680 cpus : 42 Tflops

2004-2005OPTERON : 224 cpus : 511 Gflops552 cpus : 1,4 Tflops

Earth Simulator

CCRT