Die heute erschienene Top-500-Liste der weltweit schnellsten Supercomputer führt erstmals seit November 2009 wieder ein US-amerikanisches System an. „Sequoia“ auf Basis von IBMs BlueGene/Q steht im Lawrence Livermore National Laboratory des US-Energieministeriums und erreicht mit seinen 1.572.864 Kernen eine Rechenleistung von 16,32 Billiarden Fließkomma-Operationen pro Sekunde (Petaflops). Der schnellste Superrechner Europas ist „ SuperMUC “ des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching bei München. Er belegt mit 2,9 Petaflops Rang vier.

Das ebenfalls von IBM stammende System ist nicht nur schnell, sondern dank einer innovativen Warmwasserkühlung auch besonders energieeffizient. Durch letztere spart das Leibniz-Rechenzentrum im Vergleich zu einer traditionellen Luftkühlung rund 40 Prozent des Enegergiebedarfs ein. Laut IBM ist SuperMUC das erste kommerzielle System mit einer derartigen Kühlung. Zudem speist die Warmwasserkühlung auch die Gebäudeheizung und sorgt so für zusätzliche Einsparungen. IBM spricht von jährlich rund einer Million Euro.

Doch das ist nicht der einzige Grund für die innovative Kühllösung: „Seit diesem Jahr müssen staatlich finanzierte Institutionen in ganz Deutschland ihren Strom aus 100 Prozent erneuerbaren Energiequellen beziehen. SuperMUC wird uns dabei helfen, unsere Verpflichtung einzuhalten, während wir der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein Höchstleistungssystem zur Verfügung stellen können, um Theorien, Designexperimente und Ergebnisvorhersagen zu testen“, erklärt Arndt Bode, Vorsitzender des LRZ-Direktoriums.

SuperMUC ist ein System x iDataPlex von IBM mit rund 150.000 Intel -Xeon-Rechenkernen und mehr als 330 TByte Hauptspeicher. Die einzelnen Rechenknoten kommunizieren über ein nicht-blockierendes InfiniBand-Netzwerk mit Fat-Tree-Topologie. Bis zu 10 Petabyte Daten lassen sich in einem parallelen GPFS-Dateisystem zwischenspeichern. Ein Network Attached Storage (NAS) von NetApp stellt 4 Petabyte für die mittelfristige Speicherung von Daten bereit. Für die langfristige Sicherung steht ein Bandsystem mit insgesamt 16,5 Petabyte Speicherkapazität zur Verfügung.

„SuperMUC ist besonders anwendungsfreundlich, weil er aus Prozessoren mit Standard-Befehlssatz aufgebaut ist, wie man sie auch von Laptops, PCs und Servern kennt“, sagt Bode. „Dadurch ist die Übertragung der Programme viel besser möglich als bei vielen anderen der Top-500-Systeme, die nur unter Verwendung spezieller Akzeleratoren eine hohe Leistung erreichen können, aber für die Mehrzahl von Anwendungen kaum verwendbar sind.“

Am 20. Juli wird das vom Bund und dem Land Bayern finanzierte System zum 50-jährigen Jubiläum des LRZ offiziell übergeben und in Betrieb genommen. Künftig soll SuperMUC in verschiedenen Wissenschaftsbereichen eingesetzt werden, von Kosmologie über die Entstehung des Universums bis hin zu Seismologie und Erdbebenvorhersage. Es wird Teil der europäischen High-Performance-Computing-Infrastruktur PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) sein.

Die Warmwasserkühltechnik will IBM auch über SuperMUC hinaus weiterentwickeln: „Unser Plan ist es, mittelfristig die Kühlstrukturen direkt auf die Rückseite der Prozessoren zu integrieren, um aufeinandergestapelte 3D-Chips zu kühlen. Damit können wir den Weg für massive Verkleinerungen und Leistungssteigerungen bahnen: Der SuperMUC von heute könnte so langfristig auf die Grösse eines PCs schrumpfen“, sagt Bruno Michel, Manager Advanced Thermal Packaging bei IBM Research Zürich und einer der Erfinder des SuperMUC-Kühlkonzepts.

Mit „JuQUEEN“ hat es ein weiteres deutsches System in die Top Ten der schnellsten Supercomputer geschafft. Der Rechner des Forschungszentrums Jülich rangiert auf Rang 8. Er basiert wie Sequoia auf IBMs BlueGene/Q, erreicht mit seinen rund 130.000 Rechenkernen aber „nur“ eine Leistung von 1,38 Petaflops.

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