Game on: Cern kiest voor processoren uit de spelletjesindustrie

Het besluit om die beoordeling in de trigger met GPU’s te gaan uitvoeren in plaats van de gebruikelijke CPU’s, wordt toegelicht in een technisch ontwerprapport. De overstap vindt plaats in de huidige lange sluiting van de versneller, die tot 2021 zal duren en waarin viervijfde van de bestaande detector wordt vervangen. Onderdeel van de aanpassingen is een nieuw triggersysteem dat interessante botsingen uit de enorme datastroom filtert en voor latere analyses doorstuurt naar opslagsystemen.

Voor de nieuwe first level LHCb-trigger gaan 500 GPU’s gebruikt worden, die beter dan de gewone processoren de massieve ruwe datastromen kunnen beoordelen. Het nieuwe systeem kost ongeveer een half miljoen Zwitserse Francs en is ‘Allen’ gedoopt, een verwijzing naar de Amerikaanse software-pionier Frances Elisabeth Allen: de eerste vrouw die de Turing Award won.

Het Allen-systeem kan per seconde 100 Gigabyte aan data opnemen en opslaan, waaruit ongeveer tien procent echt zal worden bewaard. Daarbij bepaalt Allen razendsnel welke metingen fysisch interessant zouden kunnen.

Parallel

GPU’s ontlenen hun vier- tot vijfmaal grotere rekenkracht aan het feit dat ze data parallel kunnen verwerken. Normale processoren handelen zo snel mogelijk stap voor stap informatie af. In parallelle processoren worden duizenden berekeningen zo snel mogelijk naast elkaar uitgevoerd. Dat scheelt ook netwerkverbindingen en ruimte in de bovengrondse computerfaciliteiten.

Data-engineer Roel Aaij van Nikhef is een van de drijvende krachten achter de omwenteling bij LHCb, veelal samen met informaticus Daniel Cámpora, ook van Nikhef. "Wij hebben een aantal jaren al gezegd dat dit een belangrijke nieuwe trend in dataverwerking is. Het was hard werken om ons voorstel om grafisch te gaan echt aanvaard te krijgen, maar we hebben overtuigend laten zien dat GPU’s even goed of zelfs beter zijn dan CPU’s. En energiezuiniger en veel goedkoper, wat belangrijk is als je met belastinggeld werkt."

De toepassing van grafische processoren is vooral een omwenteling omdat zulke parallelle systemen om hun werk te doen op een heel andere manier moeten worden geprogrammeerd dan traditionele CPU’s. Juist op dat vlak, zegt Aaij, is de laatste toen jaar veel geleerd.