Il supercomputer europeo Jupiter si prepara a fare un passo importante sul fronte della sovranità tecnologica. L’azienda francese SiPearl ha infatti iniziato a consegnare i primi processori Rhea1, destinati alla seconda partizione del sistema installato presso il Jülich Supercomputing Centre in Germania. Jupiter è diventato il primo supercomputer exascale dell’Unione Europea e attualmente occupa il quinto posto nella classifica Top500 dei sistemi HPC pubblicamente noti. Eppure, la parte che gli ha permesso di raggiungere questo risultato è basata quasi interamente su tecnologia statunitense.

Il Jupiter Booster utilizza infatti circa 24.000 superchip Nvidia GH200, ciascuno formato da una CPU Grace e da una GPU H200. È proprio questa componente accelerata a fornire la maggior parte della capacità di calcolo del sistema. L’arrivo delle CPU Rhea1 introduce quindi un elemento europeo all’interno dell’architettura, ma soprattutto completa una parte del supercomputer pensata per un tipo diverso di elaborazione.

Il fatto che Jupiter sia un sistema exascale non significa infatti che ogni carico di lavoro scientifico possa essere eseguito nel modo più efficiente sulle GPU. Molte applicazioni HPC dipendono più dalla larghezza di banda della memoria che dalla quantità teorica di operazioni in virgola mobile al secondo. Ecco perché un processore general purpose dotato di una memoria estremamente veloce può risultare più adatto di un acceleratore progettato per massimizzare il throughput parallelo.

Rhea1 è stato sviluppato proprio con questa filosofia. Il chip di SiPearl integra 80 core Arm Neoverse V1 e circa 61 miliardi di transistor, con un sottosistema di memoria composto da quattro stack HBM2e che forniscono complessivamente 64 GB e una larghezza di banda di 1,8 TB/s. A questa dotazione si aggiungono quattro canali DDR5. L’architettura permette quindi di combinare la capacità e la velocità della memoria tradizionale con quella molto più elevata dell’HBM, caratteristica interessante per simulazioni scientifiche e altri workload caratterizzati da un intenso movimento di dati.

 

Il confronto con le GPU va quindi fatto con cautela. Rhea1 non è nato per competere direttamente con gli acceleratori Nvidia sul terreno dei FLOPS, ma per coprire quella parte dei carichi HPC in cui l’architettura GPU non offre necessariamente il miglior rapporto tra prestazioni, memoria e caratteristiche del codice.

Un’architettura già datata, ma ancora significativa

Sul piano tecnologico, i core Neoverse V1 utilizzati dal processore appartengono a una generazione precedente rispetto ai Neoverse V2 impiegati nelle CPU Grace del Jupiter Booster. Il progetto è infatti frutto di diversi anni di sviluppo e nel frattempo l’evoluzione dei processori Arm destinati ai data center e all’HPC è andata avanti, rendendo Rhea1 meno competitivo rispetto alle soluzioni più recenti in termini di microarchitettura.

Rhea1 JUPITER

La sua importanza per Jupiter è quindi legata sia soprattutto all’integrazione di una tecnologia europea all’interno di un’infrastruttura HPC di vertice, sia alla possibilità di disporre di una CPU progettata specificamente per determinate applicazioni scientifiche. Da questo punto di vista, il precedente più interessante è probabilmente Fugaku, il supercomputer giapponese costruito da Fujitsu. Il sistema ha utilizzato CPU Arm A64FX caratterizzate anch’esse da un’elevata larghezza di banda della memoria HBM. L’architettura ha dimostrato come un sistema CPU-centric possa essere particolarmente efficace in determinati benchmark HPC, anche senza puntare esclusivamente sull’accelerazione tramite GPU.

2.600 CPU per circa 5 petaflops

La partizione CPU di Jupiter, una volta completata, comprenderà 1.300 nodi e 2.600 processori Rhea1, con una capacità complessiva stimata intorno ai 5 petaflops. Rispetto alla potenza della sezione Booster si tratta di una quantità apparentemente modesta. Il dato, però, va interpretato considerando la funzione della partizione, che non punta semplicemente alla potenza bruta ma ad ampliare il ventaglio di applicazioni che Jupiter può eseguire in modo efficiente.

La scelta riflette una caratteristica sempre più importante dell’HPC contemporaneo. I supercomputer di fascia alta sono diventati sistemi eterogenei, nei quali CPU, GPU, memoria ad alta velocità e interconnessioni devono essere utilizzate in funzione del tipo di algoritmo. Per alcune simulazioni scientifiche l’acceleratore è la soluzione naturale, mentre per altre la gestione della memoria, la latenza e la natura meno parallelizzabile del codice rendono una CPU general purpose una scelta più efficace.

Il valore strategico per la sovranità europea

È proprio qui che l’operazione assume una dimensione industriale. Rhea1 non trasforma Jupiter in un sistema interamente europeo, visto che la componente di calcolo principale continua a dipendere dagli acceleratori Nvidia. L’integrazione dei processori SiPearl dimostra però che l’Europa può contribuire direttamente anche al silicio utilizzato nelle proprie infrastrutture HPC più avanzate.

Per l’Unione Europea, il tema della sovranità digitale riguarda infatti anche disponibilità di competenze e filiere locali per processori, acceleratori e infrastrutture di calcolo, soprattutto in un momento in cui HPC e intelligenza artificiale condividono sempre più risorse hardware e infrastrutture. Jupiter rappresenta quindi un compromesso tecnologico molto concreto, in cui la parte più potente della macchina sfrutta acceleratori statunitensi, mentre una seconda partizione introduce una piattaforma CPU europea progettata per esigenze specifiche.

Il progetto di SiPearl non si ferma però a Jupiter. Il supercomputer Alice Recoque, anch’esso destinato all’ecosistema EuroHPC, dovrebbe utilizzare i successori Rhea2 nella propria partizione CPU e acceleratori AMD MI430X nella parte GPU.