TEXTAROSSA (Towards EXtreme scale Technologies and AcceleRatOrS for HW/SW Supercomputing Applications for exascale) è stato selezionato per il finanziamento dalla European High Performance Computing (EuroHPC) Joint Undertaking come uno dei programmi dedicati all’innovazione e all’incremento dell’efficienza complessiva dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni (HPC). Il progetto, di durata triennale, è guidato da ENEA e sarà realizzato da un consorzio che comprende 17 istituti di ricerca e aziende in 5 paesi europei: CINI (Consorzio Interuniversitario Nazionale per l’Informatica, che raccoglie i contributi di tre università: Politecnico di Milano, Università degli Studi di Torino, Università di Pisa), FRAUNHOFER (Germania), INRIA (Francia), ATOS (Francia), E4 Computer Engineering (Italia), BSC (Spagna), PSNC (Polonia), INFN (Italia), CNR (Italia), In Quattro (Italia), Université de Bordeaux (Francia), CINECA (Italia) e Universitat Politècnica de Catalunya (Spagna).

Enormi investimenti finanziari e scientifici sono in corso per aumentare al prossimo livello (“exascale”) la scala delle infrastrutture HPC – una scala a cui una singola macchina potrà eseguire circa il doppio dei calcoli dei primi 100 più potenti supercalcolatori europei.

Il progetto TEXTAROSSA ha come obiettivo ottenere un ampio impatto sull’HPC sia negli scenari pre-exascale che in quelli exascale. Il consorzio svilupperà acceleratori hardware, sistemi di raffreddamento a due fasi, algoritmi avanzati, metodi e prodotti software sia per i domini applicativi tradizionalmente rappresentati nell’HPC sia per domini emergenti come High Performance Artificial Intelligence (HPC-AI) e High Performance Data Analytics (HPDA).

Per ottenere elevate prestazioni ed efficienza energetica nei sistemi exascale del prossimo futuro, è necessario colmare una lacuna nella tecnologia attuale: sono infatti necessari metodi per aumentare l’efficienza del calcolo con nuovi acceleratori hardware e nuovi metodi aritmetici, nonché fornire strumenti per integrare questi acceleratori in piattaforme HPC multi-nodo attraverso meccanismi di riconfigurazione.

TEXTAROSSA si pone come obiettivo di superare questa lacuna attraverso un approccio basato sul co-design di soluzioni HPC eterogenee, con l’integrazione e l’estensione di acceleratori, modelli di programmazione e strumenti derivati da precedenti progetti europei di ricerca guidati dai partner del consorzio.

Le principali direzioni per l’innovazione seguite da TEXTAROSSA includono:

1. Lo sviluppo di soluzioni HPC ad elevata efficienza energetica attraverso l’impiego di accelerator, apparecchiature di raffreddamento avanzate, e nuovi approcci algoritmici;
2. L’impiego del calcolo a precisione mista, attraverso la definizione di acceleratori, librerie e strumenti di compilazione per nuovi tipi di dato, come i Posit;
3. L’implementazione di modelli innovativi di raffreddamento a due fasi e di gestione multilivello della temperatura;
4. La realizzazione di operazioni HPC sicure attraverso l’accelerazione hardware della crittografia;
5. La realizzazione di estensioni per RISC-V per la schedulazione dei task e per la comunicazione intra- e inter-nodo, nonché per la compressione dei dati.

Queste tecnologie verranno validate su un Integrated Development Vehicle (IDV) che rispecchia ed estende l’architettura basata su ARM64 dell’European Processor Initiative e su una piattaforma OpenSequana.

Per guidate lo sviluppo tecnologico e la validazione dell’impatto delle innovazioni proposte a livello di nodo e di sistema, TEXTAROSSA impiegherà un insieme selezionato ma rappresentativo di applicazioni HPC, HPDA e HPC-AI che coprono domini rilevanti, dal calcolo numerico alla fisica delle alte energie, e dal settore energetico alla modellazione del clima.

Per favorire la competitività del sistema industriale e di ricerca europeo nello sviluppo e nella gestione di soluzioni avanzate, TEXTAROSSA metterà a disposizione strumenti e sistemi indispensabili in un settore strategico come il calcolo ad alte prestazioni. Costituirà inoltre un banco di prova per una tecnologia di raffreddamento a due fasi sviluppata in Europa, che potrà essere poi applicata anche in altre architetture di calcolo.

Il Politecnico di Milano partecipa al progetto tramite l’HEAP Lab del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria, rappresentato dal Prof. William Fornaciari e dal Prof. Giovanni Agosta, che partecipano al laboratorio HPC del CINI (Consorzio Interuniversitario Nazionale per l’Informatica).