E4 Computer Engineering annuncia la sua partecipazione a exaFOAM (Exploitation of Exascale Systems for Open-Source Computational Fluid Dynamics by Mainstream Industry), un progetto co-finanziato dalla European High Performance Computing (EuroHPC) Joint Undertaking, per la transizione del CFD dalle sue attuali prestazioni quasi petascale, all’implementazione (pre) exascale, e per guidare l’innovazione nell’efficienza e nell’usabilità dei sistemi HPC di fascia alta.

La Fluidodinamica Computazionale (CFD) è ormai onnipresente come strumento di progettazione e analisi in tutto il mondo e in diversi settori. É utilizzata da oltre 10.000 organizzazioni e da oltre 100.000 utenti. L’aspetto algoritmico è noto, consolidato e universalmente applicato. Tuttavia, l’utilizzo continuo e diffuso, nel prossimo decennio e oltre, è ostacolato da colli di bottiglia che ridimensionano in modo massiccio le prestazioni nei sistemi HPC (High Performance Computing) paralleli di classe exascale, in quanto questo strumento non sta attualmente sfruttando appieno i recenti e importanti sviluppi avutisi nell’HPC.

Gli obiettivi di exaFOAM riguardano la transizione della principale applicazione CFD open-source, OpenFOAM®, dalle sue attuali prestazioni quasi-petascale verso un deployment pre-esascale ed exascale. Per superare gli attuali colli di bottiglia dovuti al ridimensionamento, exaFOAM identificherà e implementerà miglioramenti dell’algoritmo, al fine di aumentare la scalabilità dell’HPC, e di identificare e realizzare il processo di progettazione/analisi tra cui pre-elaborazione, post-elaborazione e I/O.
Infine, fornirà un set di strumenti completo per misurare prestazioni e scalabilità in tutte le piattaforme HPC. Questi obiettivi si tradurranno in un’applicazione, che porterà la leadership europea nelle aree industriali in cui il CFD è un abilitatore tecnologico chiave (es. settore aerospaziale, settore energetico, settore automobilistico, prevenzione dei disastri). Oltre a consolidare la posizione delle organizzazioni europee all’avanguardia nel deployment del CFD per uso industriale, exaFOAM applicherà un coerente approccio di co-design, unendo prestazioni computazionali ed efficienza energetica computazionale (Energy to Solution), per realizzare un’applicazione che consenta l’analisi in alta risoluzione e i modelli multifisici all’interno di un approccio rispettoso dell’ambiente.

Questi obiettivi saranno perseguiti tramite un codice CFD open-source utilizzando strumenti, sempre open-source, per garantire che i progressi tecnologici realizzati nel progetto saranno facilmente accessibili a Istituzioni accademiche europee, istituti di Ricerca e Sviluppo e imprese ed, essendo facilmente verificabile attraverso confronti e convalide con codici commerciali già stabiliti, ben compresi e basati su licenza.

All’interno di exaFOAM, E4 Computer Engineering co-progetterà, costruirà e renderà disponibile agli sviluppatori diverse architetture omogenee ed eterogenee e le prestazioni di comportamento di queste architetture saranno misurate utilizzando micro-benchmark forniti dagli sviluppatori dei kernel numerici, per convalidare casi d’uso, approcci algoritmici e metodi numerici. Verranno presi in considerazione tre diversi livelli di analisi: a livello di core, a livello di acceleratore e al livello di singolo nodo e di più nodi. I risultati dei casi d’uso su diverse architetture fornirà informazioni sull’impatto dell’architettura sulle prestazioni, come:

• trarre vantaggio da ogni architettura
• quali sono i punti di forza e di debolezza di ogni architettura
• qual è l’architettura più adatta a seconda delle caratteristiche del caso d’uso.

Oltre a consentire di valutare l’impatto dell’architettura sull’applicazione, E4 farà compilare e mantenere anche una serie di best practice e linee guida per sviluppare, eseguire e profilare exaFOAM, raccogliere le informazioni di co-design ottenute e renderle disponibili agli sviluppatori di software di sistema (ad esempio, modelli di programmazione parallela e gestori di risorse), agli amministratori di sistema e agli architetti informatici, in modo da consentire un coerente processo di sviluppo del co-design. I risultati attesi saranno duplici: da un lato, fornire linee guida agli sviluppatori sui miglioramenti da apportare al codice, in base ai risultati delle analisi e, dall’altro, informare i progettisti dei futuri sistemi HPC riguardo le caratteristiche delle diverse architetture più adatte a velocizzare il tipo di workload in esame.

exaFOAM fornirà anche dati preziosi per il team di co-progettazione e sviluppo di EPI (European Processor Initiative), di cui E4 è membro, e costituisce un banco di prova per i processori sviluppati all’interno di questo progetto.

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Cosimo Gianfreda, CTO di E4 Computer Engineering: “Nel corso degli anni, E4 ha perseguito la strategia di essere all’avanguardia nella tecnologia, consentendo la competitività dell’industria. I nostri prodotti sono stati progettati tenendo conto delle esigenze degli utenti finali e con l’obiettivo di rendere questi sistemi user-friendly, fornendo prestazioni al top e mantenendo un TCO basso. Partecipare e contribuire attivamente a exaFOAM rappresenta un ulteriore passo in questa strategia e consente la sperimentazione di tecnologie innovative con l’obiettivo di compiere un significativo salto in avanti nello sviluppo di soluzioni high-tech ed ad alta efficienza energetica”.

“exaFOAM è sia una sfida tecnologica che un’opportunità significativa per sviluppare nuovi prodotti per soddisfare al meglio le esigenze dei nostri clienti. Le sfide tecnologiche sono sempre state affrontate dall’E4 R&D Lab, dove testiamo quotidianamente nuovi sistemi e nuovi componenti. E4 porterà questo know-how e la propria esperienza in exaFOAM all’interno di un approccio coerente di co-design. La competenza del nostro team verrà applicata nello sviluppo di architetture eterogenee e omogenee, che saranno accuratamente validate con il kernel forniti dagli sviluppatori in un ambiente controllato“, afferma Daniele Gregori, Scientific Coordinator di E4 Computer Engineering.

OpenFOAM® is a Trademark of OpenCFD Ltd, an affiliate of ESI Group.”

Per saperne di più: https://exafoam.eu/