Un superordinateur se différencie d'un simple PC par le fait qu'il exploite simultanément une grande quantité de microprocesseurs afin d'accélérer les calculs. On regroupe de tels ordinateurs en deux grandes architectures distinctes: les machines «vectorielles» et les «massivement parallèles».

Dans une machine vectorielle, les données sont décomposées en vecteurs indépendants, c'est-à-dire en tableaux contenant des chiffres de plusieurs calculs qui peuvent s'effectuer simultanément. Lors de chaque cycle, le processeur d'une machine vectorielle lance une grappe d'opérations à la fois, ce qui accélère d'autant les calculs.

L'architecture massivement parallèle (ou SMP) est plus simple. Il s'agit d'une décomposition des actions. Le calcul C1 est envoyé sur le processeur P1, le calcul C2 sur le processeur P2, etc. Un gestionnaire général se charge de rassembler les résultats. Le problème, c'est que le calcul C2 a parfois besoin du résultat du calcul C1, ce qui met en attente le processeur P2. La puissance de la machine dépend ainsi de la manière subtile selon laquelle les opérations sont regroupées, afin de diminuer au maximum les attentes («latences»). Le Swiss T1 présenté à Lausanne fait partie de cette seconde catégorie.

Historiquement, les ordinateurs vectoriels ont toujours été beaucoup plus puissants que les autres pour résoudre les équations physiques de modélisation (simulations, aérodynamique, météo, etc.). Le problème, c'est que leur utilisation est complexe. Les programmes doivent être développés par des informaticiens forts en maths (ou des mathématiciens calés en informatique, c'est selon), capables de décomposer les opérations d'équations complexes en vecteurs indépendants. Par ailleurs, les processeurs des machines vectorielles sont beaucoup plus coûteux. «Un seul processeur vectoriel coûte en gros 1 million de francs, explique Jean-Michel Lafourcade, ingénieur en charge de la gestion du projet Swiss T1. Alors que dans une machine comme la nôtre, il coûte moins de 20 000 francs.» La simplicité de programmation est avancée comme autre argument: «La performance perdue par rapport à un processeur parallèle est récupérée lors du développement car les programmes sont beaucoup plus simples à écrire.»

Historiquement, les ordinateurs vectoriels ont été les premiers à être utilisés pour la modélisation de modèles physiques, notamment pour la recherche pétrolière aux Etats-Unis dans les années 1960. Le fabricant américain Cray, racheté puis revendu récemment par Silicon Graphics, fut le champion des machines vectorielles. Les japonais Hitachi et NEC ont pris le relais dans les années 1990.

En Suisse, le superordinateur du centre de Mano au Tessin est une machine vectorielle récente (une NEC SX4). On trouve cependant de moins en moins de programmeurs capables d'en exploiter les capacités. «On gardera de telles machines vectorielles pour les vieux programmes qui coûtent trop cher à récrire et pour la recherche fondamentale», résume Jean-Michel Lafourcade.

Selon l'institut américain IDC, le vectoriel représente moins de 8% du calcul à haute vitesse dans le monde. La réalité économique va progressivement faire encore baisser ce taux, jusqu'à la disparition totale de ces ordinateurs.

A terme, les superordinateurs utiliseront des processeurs répartis sur la planète: «Les algorithmes s'exécuteront sur des machines éloignées géographiquement, avance Jean-Michel Lafourcade. Grâce à Internet, on lancera un bout de calcul sur un ordinateur situé à Zurich, un autre à San Francisco, un troisième à Paris. On pourra ainsi exploiter beaucoup mieux la puissance informatique planétaire.»