Publié le 2 juillet 2013 - par

33 framboise314 pour 10 GFlops : Un supercalculateur à base de Raspberry Pi

super-framboiseJoshua Kiepert, un étudiant qui prépare un doctorat au Département de génie électrique et informatique de l’université d’état de Boise (Idaho), a conçu dans le cadre de ses recherches un ordinateur basé sur 33 Raspberry Pi.

La puissance de calcul de cet ensemble de framboise314 est de 10,13 GFlops, avec un coût de moins de 2000 $ (1500 € environ). L’ensemble de Raspberry Pi est utilisé pour du calcul parallèle, un Raspberry Pi « maître » pilotant 32 Raspberry Pi et répartissant les tâches entre eux.

Joshua Kiepert

Joshua Kiepert

Joshua KIEPERT a choisi d’utiliser 33 Raspberry Pi overclockés à 1 GHz pour monter un super calculateur. Il a utilisé la distribution Arch Linux comme système d’exploitation, et mpich pour la communication entre les cartes.

L’ensemble des Raspberry Pi a été monté avec des séparateurs réalisés avec des entretoises métalliques. Chaque Raspberry Pi est alimenté via le GPIO, par l’intermédiaire d’une carte interface spécialement développée pour l’occasion, et comportant une LED RGB connectée au GPIO.

Architecture réseau du supercalculateur à base de Raspberry Pi

Architecture réseau du supercalculateur à base de Raspberry Pi

Le cœur du réseau est un switch 10/100 qui relie tous les Raspberry Pi entre eux.

Schéma de la carte d'alimentation des Raspberry Pi

Schéma de la carte d’alimentation des Raspberry Pi

On voit ci-dessus le schéma de la carte utilisée pour alimenter chaque Raspberry Pi. La LED RVB permet de vérifier le bon fonctionnement des Raspberry Pi (voir vidéo).

Empilage des Raspberry Pi séparés par des entretoises

Empilage des Raspberry Pi séparés par des entretoises

L’ensemble des Raspberry Pi a été monte en quatre colonnes de 8 éléments. Le 33ème Raspberry Pi prenant place sur le dessus de la structure. Du fait de l’overclocking et du nombre important de cartes, Joshua a prévu un refroidissement efficace par des ventilateurs latéraux. Des ventilateurs à LEDs… mmmouais est ce bien utile ? En tout cas c’est joli ;o)

Assemblage des 33 Raspberry Pi constituant le super calculateur

Assemblage des 33 Raspberry Pi constituant le super calculateur

On voit le Raspberry Pi « maître » sur le dessus de la structure hébergeant les 32 autres Raspberry Pi…

L'envers du décor : Les connections réseau du supercalculateur basé sur 33 Raspberry Pi

L’envers du décor : Les connections réseau du supercalculateur basé sur 33 Raspberry Pi

Une vue de l'empilage des Raspberry Pi du supercalculateur de Joshua KIEPERT

Une vue de l’empilage des Raspberry Pi du supercalculateur de Joshua KIEPERT

Les ventilateurs du supercalculateur de Joshua KIEPERT

Les ventilateurs du supercalculateur de Joshua KIEPERT

Joshua a utilisé  High Performance Linpack (HPL), le benchmark de référence sur son ordinateur fait maison, et a constaté que son Cluster de Raspberry Pi, avec ses 32 processeurs Broadcom BCM2708 ARM11 à 1GHz et les 14.6 Go de RAM utilisables, a réalisé une performance de pointe HPL de 10,13 GFLOPS . CA ne permet pas, bien entendu, au cluster de rentrer dans la liste TOP500 des superordinateurs, mais comme Joshua le fait remarquer : «le Cray-2 premier supercalculateur en 1985 autorisait seulement 1,9 GFLOPS. Les temps ont bien changé ! »

Un fichier pdf présente la réalisation de Joshua KIEPERT.


Ordinateur CRAY 2 utilisé en 1985 par la NASA...

Ordinateur CRAY 2 utilisé en 1985 par la NASA…

[Le Cray-2, inventé par Seymour Cray et lancé en 1985, fut le premier supercalculateur à dépasser le GFLOPS. Fonctionnant sous le système Unix, il est composé de 2 à 4 processeurs fonctionnant à 283 MHz et peut adresser jusqu’à 4 Go de mémoire. Sa puissance est estimée à 1,7 GFLOPS (ou giga-FLOPS) (pour la configuration 4 processeurs). Pour cette machine, le refroidissement a dû être particulièrement étudié. La solution adoptée fut d’immerger l’ensemble du système dans un liquide conducteur de chaleur et isolant (un perfluorocarbure de la marque Fluorinert).] (d’après WIKIPEDIA)


Pour mémoire, le Professeur Simon Cox (Université de Southampton) a intégré 64 Raspberry Pi  maintenus ensemble par des briques Lego. Il est intéressant de noter que James Cox, 6 ans, fils de Simon Cox, âgé de 6 ans a participé à la construction des supports en Lego…

Un module du supercalculateur monté avec des Lego

Un module du supercalculateur monté avec des Lego

Le professeur Simon Cox et son fils James avec le supercalculateur en Lego

Le professeur Simon Cox et son fils James avec le supercalculateur en Lego

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. .

11 réflexions au sujet de « 33 framboise314 pour 10 GFlops : Un supercalculateur à base de Raspberry Pi »

  1. Ping : Un super calculateur à base de Raspberry Pi | le blog d'Olivyeahh

  2. joneskind

    Un jour, la framboise314 dominera le monde ! ^_^

    Jolie prouesse en tout cas, qui a le mérite d’être ultra modulable ! C’est chouette et très encourageant.

    J’ai une question. Quel logiciel est capable d’exploiter cette puissance de calcul ?

    Répondre
    1. Slymayer

      Pas grand chose, étant donné qu’un vieux i7 pousse à plus de 200 GFLOPS, ou même qu’un GPU à moins de 300€ atteint les 4 TFLOPS.

      Répondre
  3. Manu

    Juste en passant… un processeur de bureau amd FX 8320 a une puissance de 100GFlop pour 140$…. Alors 10GFlop pour 2000$, c’est loin d’être une prouesse.

    Répondre
    1. admin Auteur de l’article

      Merci Manu
      Effectivement vu sous cet angle… Mais le défi c’était de faire fonctionner en cluster 32 Raspi et là…
      Rien que pour le plaisir des yeux ! non?
      Bonne journée
      Cordialement
      François

      Répondre
      1. Logan

        Nvidia sur ce niveau fait pas trop mal avec sa Tesla K80 qui sort théoriquement 2.91 Tflops…

        1600€ le Tflops.. Le ration est sympa :3

        Répondre
  4. HADDAD Nidal

    Bonjour, tres intéressant, mais j’ai une question pour l’alimentation des raspberry pi, vous avez des photos de la procédure ?

    Répondre
    1. admin Auteur de l’article

      Bonjour
      Non, toutes les photos sont jointes à l’article, mais le PDF donne une indication : « With the power being directly distributed via the Power/LED board, it was necessary to find a good source of 5V with sufficient amperage to drive the whole cluster. Each RPi draws about 400mA at 5V
      (2W), thus we needed a minimum of 13A of 5V (65W) (and more for overclocking). You could, of
      course, buy a dedicated high output 5V power supply, but a great option is to use a standard PC power
      supply. PC power supplies are already designed for high loads on their 5V rails, and they are relatively
      cheap. The 430W Thermaltake (430W combined output for 5V, 12V, etc) we selected is rated to
      provide 30A at 5V (150W) and cost $36. We opted to purchase two supplies to keep the overall load
      very low on each and allow for overclocking or future expansion. »
      Les cartes d’alim fournissant la puissance à chaque RasPi aboutissent à deux alimentations pour PC…
      Cordialement
      François

      Répondre
  5. GRT28

    Le challenge d’assembler plusieurs RPi pour les faire fonctionner en cluster est vachement fun.

    Mais à supposer que l’on fasse un cluster de 2 ou 4 RPi, y’aura t’il une différence au niveau de la navigation internet qui est relativement lente sur un seul RPi ??

    Répondre
    1. admin Auteur de l’article

      Bonjour GRT28
      je dirai non car les applis doivent être développées pour accepter le calcul parallèle… A mon avis Midori (ou autre navigateur) ne sont prêts pour ça! On utilise ce genre de cluster pour du calcul scientifique en général…
      Cordialement
      François

      Répondre
  6. giants

    …auncun interet a part perdre de l’argent et du temps.
    Dans les deux cas, je pense qu’on peu les utiliser largement mieux.

    quand a l’aspect visuel, il suffit d’acheter une girlande pour sapin, meme effet mais largement moins chere.

    Répondre

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