El proyecto europeo ExaNoDe ha construido un prototipo de unidad de cómputo innovador que allana el camino a las supercomputadoras de exaescala del mañana. aquellos capaces de realizar mil millones de billones de cálculos por segundo, o diez veces más rápido que las computadoras más potentes de la actualidad.

El prototipo ExaNoDe permite combinar e interconectar diferentes tipos de procesadores en el mismo chip, desde las unidades centrales de procesamiento (CPU) de bajo consumo hasta los procesadores complementarios reprogramables que se pueden reconfigurar sobre la marcha. Al permitir interconexiones en chip, el prototipo ayuda a superar uno de los principales obstáculos para las computadoras más potentes:el costo de energía y rendimiento de la transferencia de datos entre los procesadores principales y sus procesadores complementarios. Todo esto en un revolucionario paquete tridimensional.

"El consumo de energía y la asequibilidad son los principales obstáculos en el camino de una unidad de cómputo capaz de ofrecer un rendimiento a exaescala, "dice Denis Dutoit, ingeniero investigador del CEA-Leti y coordinador de ExaNoDe. "La combinación de integración 3-D y unidades heterogéneas en el chip resuelve estos obstáculos. Si uno usa tecnologías estándar, como se usa en las PC de gama alta que usan los jugadores, luego, alcanzar la exaescala requeriría una computadora con requisitos de energía equivalentes a una ciudad con un millón de habitantes ".

Tomando como base un intercalador innovador desarrollado por CEA, ExaNoDe permite la combinación de múltiples chiplets de sistema en chips (SoC), formando un circuito integrado tridimensional (3DIC). Esto ofrece múltiples ventajas, tal como:

• mayores rendimientos de fabricación de viruta, por lo tanto menores costos, gracias al tamaño de viruta más pequeño
• costes reducidos de personalización, ya que el diseño modular permite la combinación de la tecnología más avanzada con un costo más bajo, tecnología más establecida según sea necesario
• la flexibilidad para colocar elementos de cómputo, como CPU y aceleradores, en un solo chip para diferentes aplicaciones, resultando en un mayor rendimiento para una gama más amplia de aplicaciones a menores costos de diseño
• distancias de comunicación entre chips reducidas, resultando en una mejora de la eficiencia energética

"El prototipo ExaNoDe integra múltiples tecnologías centrales:un intercalador activo 3-D con chiplets, Núcleos de brazo con aceleración FPGA, un espacio de direcciones global, entorno de programación productivo y de alto rendimiento, que permitirá que la tecnología europea satisfaga los requisitos de la computación a exaescala, "agrega Denis.

ExaNoDe se basa en investigaciones previas financiadas con fondos europeos mediante el uso del sistema de memoria UNIMEM, que se creó en el proyecto EUROSERVER y se está ampliando en el proyecto EuroEXA. Esto permite la creación de memoria compartida entre múltiples nodos de cómputo y, por lo tanto, ayuda a reducir la distancia que tienen que viajar los datos.

Para permitir a los programadores aprovechar al máximo estos diferentes recursos de hardware, Se han realizado avances en los modelos de programación OmpSs-2 @ Cluster y OpenStream para computación paralela. Aplicaciones de la vida real, en campos como la ciencia de los materiales y el aprendizaje automático, se han desarrollado y probado en la arquitectura ExaNoDe utilizando estos modelos de programación e interfaces de programación de aplicaciones de comunicación (API).