PS3GRID est un
projet de calcul partagé qui s'appuie sur BOINC et la
PlayStation3 pour réaliser des simulations de dynamique
moléculaire intégrant la totalité des
atomes et d'autres applications scientifiques spécialement
optimisées pour le processeur Cell. Votre contribution est
très importante car notre logiciel de dynamique
moléculaire fonctionne beaucoup plus rapidement sur la
PlayStation3 ouvrant de nouvelles perspectives aux
expériences informatiques innovatrices.
Qu'est
ce que PS3GRID.NET
Le projet
ps3grid.net fournit un nouvel outil puissant aux informaticiens et vous
êtes partie prenante de cette recherche. En utilisant BOINC
et le premier code de dynamique moléculaire
intégrant la totalité des atomes (CellMD)
spécialement optimisé pour fonctionner sur le
processeur Cell de la PlayStation3, PS3GRID ouvre de nouvelles
perspectives informatiques. Les nouvelles applications
biomédicales deviennent soudainement possibles donnant un
nouveau rôle à la bio-informatique dans la
recherche biomédicale.
Si vous aimez la
science, vous pouvez participer avec votre PlayStation3 à la
recherche scientifique en faisant fonctionner des simulations
moléculaires lorsque vous ne jouez pas. Nous l'utiliserons
au mieux en mettant en place le logiciel le plus optimisé
possible : Avec le Cell MD, le processeur Cell réalise le
travail équivalent à presque 20 PCs (16 fois plus
rapidement sur les 6 SPE - Synergistic Processing Element-
de la PS3).
Par exemple, si
1.000 personnes rejoignent cet effort collaboratif, nous pourrons
utiliser l'équivalent informatique de 16 000 ordinateurs
mono cœur
Nous distribuons
des unités de travail comportant des simulations sur les
atomes de la protéine "Gramicidine A" pour transporter des
ions, soit une simulation sur un total de 30 000 atomes. Chaque
unité dure moins d'un jour et vous devez la terminer dans un
délais d'une semaine passé ce délais,
l'unité est de nouveau distribuée.
Vidéo
Bienvenue sur PS3GRID : Le calcul
distribué sur la Playstation3
La
dynamique moléculaire (MD) est une méthode de
simulation qui permet par exemple d'étudier la
dynamique des protéines dans leur environnement. Elle est
utilisée en milieu universitaire et par l'industrie
pharmaceutique pour une large diversité d'applications,
comme la conception des médicaments, leur
sélection, et plus généralement pour
étudier la fonction des protéines.
Comment ça marche
?
Chaque atome est
représenté par des équations de
mécanique classique (équation de Newton) et
évolue en fonction d'un champ de force qui
modélise la nature chimique de chaque atome (Carbone,
Oxygène, Hydrogène, etc.) dans son environnement
local. En principe chaque atome interagit avec tous les autres dans un
certain rayon d'interaction, car, à grande distance,
l'interaction entre les atomes s'affaiblit (normalement entre 10
à 12 A (1 Angstrom = 10-10
mètres). Chaque étape du code de dynamique
moléculaire correspond normalement à 1 fs
(femtoseconde =10-15 secondes). Les deux
éléments contribuent à un
coût informatique en calcul élevé des
simulations de dynamique moléculaire: rapprocher les
échelles moléculaires et atomiques (de l'ordre de
la nanoseconde) avec les échelles biologiques
(micro-millisecondes) est donc un énorme défi de
la bio-informatique. Si nous arrivons à dépasser
cette limite, alors les applications biomédicales de la
dynamique moléculaire seront illimitées.
La dynamique
moléculaire
Dans les simulations de dynamique
moléculaire les protéines, la membrane lipidique,
l'eau, les molécules, les ions, etc. sont
représentés par tous leurs atomes. C'est la
simulation de dynamique moléculaire la plus commune
effectuée par les scientifiques mais aussi la plus couteuse.
L'avantage est que toute la spécificité
moléculaire du système est prise en compte (par
exemple l'eau autour de la protéine est souvent
très importante) mais le coût de calcul est si
élevé que souvent les simulations ne peuvent
être mise en oeuvre que sur d'énormes et
très onéreux super-ordinateurs. En effet, ces
simulations utilisent souvent des dizaines voire des centaines de
processeurs.
PS3GRID
PS3GRID, Le processeur Cell et la
PlayStation3 rendent soudainement possible de réaliser des
dynamiques moléculaires intégrant la
totalité des atomes sur une seule PS3 avec un bon temps de
retour. Le grand nombre de PS3 disponible rend possible l'utilisation
de différents protocoles de calcul pour exploiter des
processus tournant indépendamment en parallèle et
calculer l'énergie du système (une
quantité thermodynamique fondamentale pour comprendre le
système).
Les utilisateurs de PS3GRID font
tourner des systèmes moléculaires entiers
représentant une partie de la membrane d'une cellule, par
exemple, avec plus de 30.000 à 100.000 atomes selon le
problème. Les résultats collectés de
plusieurs calculs sont analysés. En ce sens, PS3GRID n'est
pas une simple application ou un projet à
problème unique, mais plutôt un outil original de
calcul mis à la disposition des informaticiens. Nous
collaborons en fait avec d'autres groupes de recherche universitaires.
Chaque nouvelle application sera décrite sur le site
internet et le résultat scientifique sera exposé.
La Technologie
Le processeur Cell: pourquoi
est-il rapide ?
Le Cell Broadband Engine est un
nouveau processeur créé par Sony-Toshiba-IBM qui
permet des performances de calcul élevées et des
coûts de production bas en enlevant, de par sa conception, de
nombreux goulots d'étranglement des processeurs standards.
Dans la version actuelle il comprend un cœur PowerPC
classique le PPE (pour Power Processing Element)
qui supporte le système d'exploitation et se comporte comme
un processeur classique et 8 SPE indépendants (SPE =
synergetic processing elements) (seulement six sont disponibles sur la
Playstation3). Seul le cœur PPE peut accéder
à la mémoire principale tandis que chaque SPE
utilise sa mémoire cache interne, à laquelle il
accède directement. Cette architecture enlève le
goulot d'étranglement de la mémoire qui affecte
les processeurs modernes et fournit un accès direct pour
améliorer les performances en ajoutant plus de SPE sans
avoir à se soucier de la seule fréquence
d'horloge. Chaque cœur (PPE ou SPEs) représente un
vecteur de données multiples à instruction simple
(SIMD) qui donne un pic de performance combiné d'environ 230
Gflops à 3.2Ghz.
Toute cette puissance de calcul est
possible au prix d'un changement du paradigme de programmation. Une
application normale tournerait sur le processeur Cell en utilisant
seulement le cœur PPE sans aucun
bénéfice de performance. Aussi, pour obtenir la
performance maximale, il est nécessaire d'utiliser tous les
SPE et d'adapter le code pour l'harmoniser avec l'architecture
matérielle sous-jacente. Ceci signifie qu'il faille aborder
les questions de vectorisation, d'alignement de mémoire et
de communication entre la mémoire principale et la
mémoire cache.
Qu'est-ce que la dynamique
moléculaire ?
La dynamique moléculaire
(MD) est une méthode de simulation qui permet, par exemple,
l'étude de la dynamique des protéines dans leur
environnement. Elle est utilisée par l'industrie
pharmaceutique pour une large diversité d'applications,
comme la conception des médicaments, leur
sélection, et plus généralement pour
étudier la fonction des protéines. L'impact de la
dynamique moléculaire serait encore plus grand si des moyens
plus rapides pour effectuer les simulations de dynamique
moléculaire étaient découverts afin
d'atteindre l'échelle de temps des processus biologiques
(micro-milli secondes). Ces échelles de temps ne peuvent pas
encore être simulées en dépit de
l'utilisation de super ordinateurs hautement performants et
onéreux avec des centaines de processeurs. Du
matériel spécialisé comme le
processeur Cell pourrait aider à approcher de ce but.
Quelle est
l'accélération de calcul fournie par le
processeur Cell ?
Une application optimisée
pour les Cell comme Cell MD atteint 30 Gflop/s sur un processeur Cell
(environ 25 Gflop/s sur la PlayStation3 en raison du fait que seuls
6SPE sur 8 peuvent être utilisés). Avec 8 SPE,
(l'accélération est 19 fois
équivalente à celle d'un AMD Opteron de 2Ghz).
Elle est équivalente
à celle d'un PC normal. En fait le processeur Cell a
été conçu pour avoir une de
consommation électrique efficiente. Une explication
détaillée peu être trouvée
ici.
Peut-on utiliser une PS3 comme
un ordinateur normal ?
Oui, vous pouvez choisir au
démarrage entre deux systèmes d'exploitation
celui de la PS3 pour les jeux ou Linux. Nous suggérons
Yellow Dog Linux ou Fedora core. Suivez les instructions d'installation
données ici.
Cependant, souvenez vous que le processeur Cell n'est pas un processeur
normal. Il ne fonctionnera qu'avec un code spécialement
optimisé comme celui que nous avons
développé. Cell MD fonctionne plusieurs fois plus
vite qu'un PC Opteron 2Ghz sur 8SPE.
Puis-je connecter ma PS3
à un écran d'ordinateur ?
Oui, mais vous devez faire attention
au type de moniteur que vous possédez. Seuls les moniteurs
les plus récents, supportant le protocole HDCP
fonctionneront. HDCP crypte les signaux entre la sortie digitale de la
PS3 et le moniteur. Si votre moniteur ne supporte pas le HDCP vous
verrez juste un écran noir. La PS3 a seulement une sortie
digitale HDMI. Vous devriez acheter un cable convertisseur HDMI/DVI-D
pour le connecter à un moniteur compatible HDCP qui a une
entrée digitale DVI. Sinon vous pouvez aussi utiliser
n'importe quelle télévision LCD HD-READY et un
cable standard HDMI.
Pourquoi dois-je installer
linux sur la PS3 pour faire fonctionner BOINC ?
Pour l'instant vous devez installer
Linux sur la PS3 pour pouvoir utiliser BOINC. Sony est en train de
transcrire le client sur le système d'exploitation original
de la PS3, aussi vous pourrez bientôt faire tourner les
applications BOINC directement. Avec Linux la PS3 devient un ordinateur
normal pour naviguer sur internet, écrire des documents et
faire tourner BOINC. Il vaut sans doute mieux l'utiliser comme un
ordinateur dans tous les cas. Les applications
déployées avec BOINC doivent aussi être
optimisées pour le processeur Cell afin d'utiliser au
maximum le pouvoir réel de calcul de la PS3.
Comment attribuons nous les
crédits ?
Sur un PC standard, BOINC attribue des
crédits en se basant sur les performances moyennes de la
machine dans les calculs d'entiers ou de nombres à virgules
flottantes selon un ensemble de tests de performances
effectués par le client, sans se soucier de la performance
réelle de l'application sur cette machine. Ces tests de
performances, sur le processeur Cell, sont bien entendus faux
parce qu'ils n'exploitent pas les SPE. La façon dont nous
assignons les crédits tient compte de ces faits. Nous avons
défini le bench d'un Cell MD sur une machine de
référence basée sur un Opteron
à 2 Ghz (se
réferer à cet article - en anglais)
. Cette machine retourne par l'intermédiaire du client BOINC
le test de performance suivant :
CPU type AuthenticAMD
(Type de processeur AuthenticAMD)
AMD Opteron(tm) Processor 146 [Family
15 Model 5 Stepping 10][fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep
mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 syscall nx mmxext
lm 3dnowext 3dnow up]
Number of CPUs 1 (Nombre de
processeurs : 1)
Measured floating point speed 1707.25
million ops/sec
Measured integer speed 2969.64 million
ops/sec
La moyenne est donc de 2338.4 MIPS
(million d'instructions par seconde) ou l'équivaut de 9.7
Cobblestones/heure (l'unité de crédit BOINC, le
Cobblestone, est de 864,000 MIPS). Le Cell MD est actuellement 16 fois
plus rapide sur la PS3 que sur cette machine de
référence, donc nous attribuerons 155.9 points
par heure de calcul sur la PS3 pour le processeur Cell MD.
Ceci correspond à la
performance en virgule flottante supportée de la machine que
nous avons mesurée laquelle est comprise entre 25 et 30
GFLOPS pour le Cell MD. En réalité, le ratio
entre le nombre moyen d'opérations et les
opérations en virgule flottante est 1,27 ce qui donne entre
132 et 158 Cobblestones/heure.
Guide d'installation rapide de Linux sur
la Playtation3
Pour faire fonctionner BOINC sur votre
PlayStation3, vous devez installer un système d'exploitation
GNU/Linux. Nous vous fournissons un guide rapide d'installation qui
vous fera gagner du temps pour faire tourner votre machine en double
boot PS3-Linux. L'installation de Linux vous permettra aussi d'utiliser
la PS3 comme un ordinateur normal ce qui peut être utile dans
tous les cas.
Vue d'ensemble
L'installation de Linux sur une PS3
équivaut pratiquement à installer un
deuxième système d'exploitation sur un PC normal.
Aussi, nous décrivons ici les grandes
étapes qui vous permettrons de mettre en place une
machine à double booting (c'est à dire le
système d'exploitation classique de la PS3 et un
système d'exploitation Linux pour PS3). Nous
listons ici les trois étapes de ce tutorial :
Créez un espace pour le système
d'exploitation Linux sur votre PS3.
Lancer une version allégée de Linux.
Installer la distribution Linux (ici nous utilisons Yellow
Dog Linux)
De quoi avez vous besoin avant de commencer
?
Une PlayStation3
Un clavier USB est essentiel (la
souris ne l'est pas, mais peut être pratique)
Une manette PS3 est essentielle
(elle est de toute façon fournie avec votre PS3 :)
Une clef USB est aussi
nécessaire, car vous aurez besoin de copier deux fichiers
sur le disque dur de la PS3. La capacité de stockage de la
clé n'a pas trop d'importance.
Un support d'affichage (votre
télé conviendra parfaitement). Solution
alternative: un moniteur d'ordinateur LCD avec une prise DVI-D et HDCP
et un cable DVI-D à HDMI.
Téléchargement et logiciel
Télécharger les fichiers suivants:
Mise à jour du firmware (micrologiciel) de la
dernière version (suivez les instructions sur le livret de
la PS3)
YDL DVD ISO (
la PS3 accepte seulement les DVDs pour booter (démarrer),
mais PAS LES CD!)
Connectez votre clef USB à
votre PC et créez un répertoire nommé
'PS3' avec un sous-dossier appelé 'otheros'. Il est
important que vous utilisiez les mêmes noms de dossiers que
ceux indiqués ici, dans le cas contraire, la PS3 ne trouvera
pas les fichiers. Ensuite copiez otheros.bld dans le dossier
'PS3/otheros/'
Etapes pour installer linux sur la Playstation 3
A. Créer un espace pour le système
d'exploitation Linux
Basculez sur votre PS3.
Sélectionnez ¨Paramètres ->
Paramètres Système -> Utilitaire de
formatage
Répondez Oui
à la question '.... Voulez vous continuer?' Aucune
donnée ne sera effacée. Sélectionnez
'Personnalisation' lorsque l'on vous demandera les
paramètres de partition et ensuite sélectionnez
'Allouer 10Go à l'autre Système d'exploitation'
(vous pouvez décider de donner 10Go au système
PS3 si vous envisagez d'utiliser Linux et la PS3 pour les jeux).
Après cette
étape votre PS3 formatera le disque dur, créant
une partition de 10Go sur votre disque dur pour le système
d'exploitation Linux.
Quand la PS3 aura fini, le
message \"Formatage Complet\" apparaitra. Tout se passe comme
prévu. Aussi, appuyez sur le bouton X de votre manette pour
redémarrer le système.
B. Lancer une version minimale de Linux
Après avoir
complété la partie A), connectez votre
clé USB
Sélectionnez
Paramètres -> Paramètres
Système ->Installez un autre Système
d'exploitation. Après "rechercher un autre
système d'exploitation installé". Votre PS3
devrait détecter votre clé USB, et vous serez
prévenu par un message du type: "installation
trouvée dans ...."
Sélectionnez OK, et la
PS3 vous demandera d'appuyer sur le bouton X pour démarrer
l'installation.
Appuyez sur X. La PS3 installera
le "minimal Linux boot loader" (.bld file) afin que vous puissiez
lancer une version minimale de Linux quand vous redémarrerez
votre PS3.
Nous devons maintenant demander
à la PS3 de lancer le bootloader chaque fois que vous
voudrez basculer pour choisir entre les deux systèmes
d'exploitation. Sélectionnez Paramètres ->
Paramètres Système -> Système
par défaut . Vous devrez choisir entre PS3 et un autre
système d'exploitation. Sélectionnez un autre
système d'exploitation.
Basculez en maintenant
enfoncé le bouton PS de votre manette.
Installer la distribution Linux (YDL)
Rebasculez sur votre PS3 et
insérez le DVD YDL.
A l'invite de
démarrage, tapez "installtext". Si vous utilisez une sortie
analogique lors du redémarrage vous devrez taper ydl480i
à l'invite de démarrage [vous avez quelques
secondes avant que l'installation standard ne démarre. Nous
vous suggérons d'utiliser une TV HD Ready avec le cable HDMI
pour une meilleure résolution. (sur un afficheur
analogique les informations peuvent apparaître en
bas de l'écran. Appuyer sur n'importe quel bouton pour
arrêter le démarrage à l'invite de
démarrage pour avoir plus de temps)]
Installer BOINC
Depuis le système d'exploitation Linux,
téléchargez le client BOINC pour la PlayStation3
fourni à l'adresse suivante : http://www.ps3grid.net
et suivez les instructions dans la section Rejoindre PS3GRID.
Profitez de votre nouvelle PS3 sous Linux.
En savoir plus
Si vous avez des problèmes utilisez les forums,
consultez les autres guides d'installation comme
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Cet article a été publié le 13-06-2007 10:05. Vous pouvez suivre les commentaires suscités par cet article grâce au fil RSS 2.0. Vous pouvez laisser un commentaire.
Dernière mise à jour 25-09-2008 20:17
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