Stale rosnąca moc obliczeniowa otwiera nowe możliwości zarówno w badaniach podstawowych jak i dla konkurencyjności przemysłu. Jednak obecny wzrost mocy obliczeniowej uzyskuje się kosztem głębokiej ewolucji technologicznej, gdzie procesory bardziej klasyczne są zastępowane przez technologie wielordzeniowe i akceleratory graficzne.
Prowadzi to do superkomputerów z kilkoma milionami jednostki obliczeniowej - ekstremalnej równoległości, co stawia kilka ważnych przeszkód technicznych (takich jak wydajność wejścia / wyjścia, rozproszone współdzielenie pamięci, etc.) na drodze do osiągnięcia wydajności PETA lub exaflops dla rzeczywistych problemów obliczeniowych.

Większość obecnego oprogramowanie nie może efektywnie wykorzystywać bardzo dużych systemów, a wielu często programistami są głównie eksperci domeny aplikacji, które nie posiadają wykształcenia informatycznego wymaganego, aby prawidłowo zaprojektować, wdrożyć i utrzymać wysokowydajne oprogramowanie wielokrotnego użytku. Z drugiej strony, kody opracowane przez ekspertów HPC często nie odpowiadają potrzebom i oczekiwaniom użytkowników końcowych, w szczególności w dziedzinie R & D, gdzie naukowcy muszą mieć głęboką wiedzę na temat wdrażania modelu fizycznego w celu sprawdzenia, czy kody dobrze odwzorowują udokumentowane scenariusze i czy można potwierdzić wysoki poziom zaufania w poprawność obliczeń dla scenariuszy dotychczas niebadanych.
 
W celu przezwyciężenia tych trudności, w sposób efektywny, uważamy, że konieczna jest zmiana sposobu projektowania i używania oprogramowania. Powinny być tworzone multidyscyplinarne zespoły, których uczestnicy posiadają wszystkie wymagane umiejętności: inżynierów HPC, specjalistów matematyki stosowanej i ekspertów z dziedzin zastosowań. Zespoły te powinny współpracować w codziennej i długoterminowej pracy w celu rozwijania oprogramowania, które jest zarówno nauka poprawne jak i dostosowane do HPC.

Projekt EoCoE jest przeznaczony właśnie do tego celu. Cztery filary aplikacji dziedzinowych są silnie uzależnione od horyzontalnej podstawy inżynierii oprogramowania w celu zwiększenia ich zdolności do osiągnięcia postępów w zastosowaniach będących przedmiotem zainteresowania. Ta podstawa, napędzany z kolei przez potrzeby filarów aplikacyjnych, przyczyni się do rozwoju sprzętu i technologii informatycznych, a także do opracowania najlepszych praktyk w zakresie rozwoju aplikacji HPC. W tym samym czasie EoCoE będzie działać jako hub między różnymi środowiskami naukowymi, tak aby nowe pomysły mogły być szybciej rozpowszechniane i wdrażane. Pozwoli to kolejnym społecznościom o większej dojrzałości HPC (takim jak np. społeczności Fusion), wzmocnić się i rozwinąć wiedzę ekspercką w zakresie zastosowań HPC. Ponadto, metody i techniki, które dotychczas są zwykle związane z jedną społecznością naukową można bardziej efektywnie współdzielić pomiędzy grupami.
W rezultacie, główną idea projektu EoCoE tkwi w prawidłowej organizacji pracy różnych grup naukowców oraz w zidentyfikowaniu i zaadresowaniu wyzwań technicznych uwzględnionych w modułach, narzędziach i algorytmach warstwy horyzontalnej.

Rola PCSS:

Prace w zadaniach:

Zadanie 1.3 Narzędzia systemowe dla HPC
Efektywne wykorzystanie operacjji wejścia/wyjścia dla bardzo dużych zbiorów danych na temat obecnych superkomputerów jest już obecnie dużym wyzwaniem i stanie się jeszcze większym wyzwaniem dla kolejnych pokoleń superkomputerów. Jeśli tolerancja i obsługa błędów we/wy nie jest jeszcze kluczową technologią w dzisiejszych czasach, to prawdopodobnie będzie nią w jednej z nadchodzących generacji superkomputerów.
Wszystkim aplikacjom z czterech filarów dziedzinowych zostanie zaoferowane krótkotrwałe i konkretne wsparcie. W trakcie fazy oceny wydajności we/wy realizowanej przez Juelich, Enei i PCSS każdy wniosek otrzyma konkretne wskazówki nie wymagające większych zmian w kodzie, ale poprawiające ich wydajność IO dla różnych superkomputerów.

W perspektywie średnioterminowej CEA, PCSS i Juelich opracują moduły dotyczące równoległego przetwarzania operacji we/wy i tolerancji błędów. Te moduły przyniosą bezpośrednie korzyści dla wszystkich czterech środowisk naukowych.
Trzy z modułów zostały już zidentyfikowane jako przydatne dla innych pakietów roboczych:
• XIOS (XML-IO-Server) integracja z WRF
• Integracja SIONlib w, MDFT, SCHEMAT Suite i Gysela
• FTI (Fault Tolerance Interface) integracja WRF i Gysela

W dłuższej perspektywie działalność pakietu zadań polega na zaprojektowaniu i pierwszym wdrożeniu PDI: równoległego interfejsu danych (ang. Parallerl Data Interface). Celem tego interfejsu jest oddzielenie, na ile to możliwe, przetwarzania równoległego od operacji we/wy i obsługi błędów. W rezultacie, aplikacje będą implementować jednolitego interfejsu (PDI), a pakiety równoległych operacji we/wy (jak MPI-IO, pHDF5 lub pNetCDF) oraz pakiety obsługi błędów i punktów kontrolnych (jak FTI) będą dostarczane w postaci wtyczek do PDI.

Zadanie 6.2 Edukacja i szkolenia dla użytkowników (naukowych i przemysłowych)
Szkolenia będą prowadzone głównie poprzez bliskie partnerstwo z PRACE / pATC i innymi organizacjami oraz z wykorzystaniem własnej infrastruktury szkoleniowej partnerów. Dotyczyć będą rozpowszechniania umiejętności, najlepszych praktyk i know-how wyników EoCoE. Szkolenia będą również obejmowały kursy doktoranckie / magisterskie / szkoleń zawodowych w zakresie stosowania metod obliczeniowych i narzędzi oraz optymalizacja aplikacji. Działania prowadzone przez CYI będą obejmować: tworzenie modułów multimedialnych kursów akademickich i szkolenia zawodowego, dostawa krótkich kursów dla specjalistów, dostawa akademickich kursów / modułów w ramach istniejących programów PhD / mgr, MOOCs i dodatkowej platformy e-learningowej. PCSS, CNRS i INRIA będzie współorganizować szkolenia i uczestniczyć w przygotowywaniu multimedialnych materiałów szkoleniowych.

Zadanie 6.5 Działalność Co-design dla exaskalowego sprzętu i oprogramowania
Rozwiązanie problemu rozszerzenia aktualnych architektur superkomputerowych kierunku Exascale będzie wymagać ścisłej interakcji między twórcami aplikacji i algorytmów z jednej strony, oraz twórcami technologii i architektami systemów z drugiej strony. Choć co-design nie będzie częścią projektu, EoCoE ma ambicje dostarczania odpowiednich danych dla takich działań współ-projektowych. W ramach aplikacji rozwijanych przez EoCoE zadanie to będzie współpracować z ekspertami aplikacji. Działania będą obejmowały:
1. Wybór odpowiednich wniosków i ich analiza w ścisłej współpracy z naukowcami. Juelich / PCSS
2. Przygotowanie mini-aplikacji. Naukowcy z CyI opracują zestaw cząstkowych aplikacji wyodrębnionych z produkcyjnych kodów, które będą odpowiednie dla sprawdzenia dostosowania do nowych architektur komputerowych.
3. Rozwijanie uogólnionych metryk wydajności. PCSS
4. Kompilacja i sformułowanie odpowiedniej specyfikacji wymagań w odniesieniu do architektury sprzętowej i modeli programowania. Juelich
5. Opracowanie modeli wydajności. Juelich
6. Ocena wydajności i stabilności różnych architektur przyszłych aplikacji przy wykorzystaniu aplikacji z różnych dziedzin, takich jak CFD czy modelowanie klimatu. PCSS
Zadanie będzie współdziałać z odpowiednimi projektami H2020 FETHPC, jak również innymi odpowiednimi projektami i komercyjnymi dostawców rozwiązań superkomputerowych w celu ustalenia najlepszego możliwego mechanizmu transferu wiedzy. Członkowie konsorcjum wykorzystywali już podobne kody w ramach benchmarkingu w różnych projektach infrastrukturalnych 7PR, takich jak DEEP.