SuperMUC: IBM übergibt Europas schnellsten Rechner an das Leibniz-Rechenzentrum

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Bei dem Festakt waren Bundesforschungsministerin Schavan und der bayerische Wissenschaftsminister Heubisch anwesend. Sie bestaunten auch die innovative Wasserkühlung des Systems: Dabei werden nicht nur Racks, sondern einzelne Prozessoren und Hauptspeicher mit bis zu 55 Grad Celsius warmen Wasser gekühlt.

Im Rahmen eines Festaktes mit Bundesministerin Annette Schavan und dem bayerischen Wissenschaftsminister Wolfgang Heubisch wurde heute in Garching bei München SuperMUC, der neue Höchstleistungsrechner des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften offiziell in Betrieb genommen. Er ist laut der aktuellen Top-500-Liste der leistungsfähigsten Supercomputer mit mehr als 3 Petaflops Rechenleistung derzeit der schnellste Rechner Europas und der viertschnellste Rechner der Welt.

Professor Arndt Bode, Leiter des LRZ, IBM-Chefin Martina Koederitz, Bundesministerin Annette Schavan und der bayerische Wissenschaftsminister Wolfgang Heubisch beim Festakt zur Übergabe des SuperMUC (Bild: ITespresso).

SuperMUC ist ein System X iDataPlex von IBM. Der Rechenkoloss verfügt insgesamt über mehr als 155.000 Rechenkerne. Für die zu verarbeitenden Daten stehen mehr als 330 Terabyte Hauptspeicher zur Verfügung, die über ein nicht-blockierendes InfiniBand-Netzwerk mit Fat-Tree-Topologie kommuniziert werden können. Darüber hinaus lassen sich bis zu 10 Petabyte in einem parallelen GPFS-Dateisystem von IBM zwischenspeichern werden. Als Betriebssystem kommt Suse Linux Enterprise Server zum Einsatz.

Für die dauerhafte Speicherung der Benutzerdaten wie Programmquellen oder Eingabedatensätze steht eine Storage-Lösung von NetApp zur Verfügung. Sie bietet eine Kapazität von 4 Petabyte. Zusätzlich nutzt das LRZ für die langfristige Archivierung von Daten des SuperMUC 16,5 Petabyte Archivkapazität auf Bandsystemen.

Die beeindruckenden technischen Daten sind aber nur ein Aspekt, warum SuperMUC so interessant ist. Angesichts der raschen Entwicklung im Supercomputing, durch die der Rechner seinen prominenten Platz in der Rangliste wahrscheinlich bald wieder einbüßen wird, sind zwei andere Gesichtspunkte eigentlich viel wichtiger: Der neuartige Aufbau und die Innovationen bei der Kühlung des Monster-Systems.

“SuperMUC ist aus Prozessoren mit Standard-Befehlssatz aufgebaut, wie man ihn auch von Laptops, PCs und Servern kennt. Dadurch lässt er sich viel leichter programmieren als viele andere Supercomputer, deren spezielle Akzeleratoren einen enormen Aufwand bei der Anpassung von Programmen erfordern”, erklärt Professor Arndt Bode, Leiter des LRZ.

In den Kupferrohren wird speziell behandeltes Wasser bis an die Prozessoren des SuperMUC geleitet (Bild: ITespresso).

Der Großrechner zeichnet sich aber auch dadurch aus, dass er nicht nur die Racks, sondern die einzelnen Prozessoren und Hauptspeicher direkt mit bis zu 55 Grad Celsius warmem Wasser kühlt. Diese Warmwasserkühlung wurde von IBM entwickelt und kommt im SuperMUC erstmals in großtechnischem Maßstab zum Einsatz.

“SuperMUC ist ein Meilenstein auf dem Weg zu energiearmen, nachhaltigen und umweltfreundlichen Supercomputern und das Ergebnis aus mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit bei IBM”, sagte Martina Koederitz, Vorsitzende der Geschäftsführung der IBM Deutschland, anlässlich der Übergabe des Systems.

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.


Super-MUC: Der wassergekühlte Supercomputer in Garching

“Erfolge im Höchstleistungsrechnen stärken die Wettbewerbsfähigkeit des Innovationsstandorts Deutschland und schaffen neue Wertschöpfungspotenziale für die Wirtschaft”, erklärte Annette Schavan, Bundesministerin für Bildung und Forschung. “Dabei ist die Schnelligkeit der Supercomputer nur eine Seite der Medaille, die andere ist ihre Energieeffizienz. SuperMUC ist nicht nur der schnellste Supercomputer Europas, sondern mit seiner innovativen Warmwasserkühlung auch ein Musterbeispiel für Energieeffizienz.”

Effizienz zahlt sich bei solchen Großprojekten auch für den Steuerzahler aus: Die Investitions- und Betriebskosten des jetzt installierten SuperMUC für fünf bis sechs Jahre einschließlich der Stromkosten betragen 83 Millionen Euro. Ohne die umgesetzten Innovationen läge der Betrag deutlich höher.

Dem bayerischen Staatsminister Wolfgang Heubisch ist es das aber wert: “Spitzenleistungen machen den Wissenschaftsstandort Bayern für den Nachwuchs attraktiv”, betonte er im Rahmen des Festaktes zur Einweihung. Auch High-Tech-Firmen seien auf Computersimulationen und Modellierungsexperten angewiesen. “Höchstleistungsrechnen gehört deshalb zu den Technologien, die unser Land auch weiterhin fördern muss, damit wir wettbewerbsfähig bleiben.”

An dem Höchstleistungsrechner können Forscher aus München, Bayern, Deutschland und inzwischen auch aus ganz Europa immer anspruchsvollere Modelle simulieren. Untersucht wird mit Hilfe des Rechner etwa, was im Inneren der Erde vor sich geht, wie Blut durch die Gefäße oder Luft durch die Lunge fließt oder welche Rolle dunkle Materie im Universum spielt.

Anwendungsbeispiele beschreibt die aktuelle der Zeitschrift Akademie Aktuell, einer Publikation der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Wie Supercomputing zur Wettbewerbsfähigkeit des Standorts München beiträgt, hat Professor Bode ausführlich bereits im Herbst 2011 in einem Video-Interview mit Rundgang durch das LRZ mit den Kollegen von ZDNet dargelegt.

In einem YouTube-Video erklärt IBM die Funktionsweise der neuartigen Wasserkühlung.


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