Leistungsfähigster Supercomputer der Welt schafft 17,59 Petaflops

Es ist das kürzlich eingeweihte System “Titan” in den US-amerikanischen Oak Ridge National Laboratories. Größter deutscher und gleichzeitig europäischer Rechner ist mit 4,14 Petaflops Juqueen im Forschungszentrum Jülich. Von IBM stammen sechs der Top-Ten-Systeme, GPUs als Coprozessoren kommen inzwischen in 62 der 500 schnellsten Superrechner zum Einsatz.

von Peter Marwan 0


Der Supercomputer Titan des Oak Ridge National Laboratory in Tennessee führt die aktuelle Ausgabe der halbjährlich erscheinenden Rangliste der 500 größten Supercomputer an. Die offiziell gemessene Benchmark-Leistung beträgt 17,59 Petaflops. Titan basiert auf einem Cray XK7 mit 18.688 Knoten, von denen jeder aus einer 16-Kern-Opteron-CPU 6274 von AMD und einer Tesla-K20-GPU von Nvidia mit Kepler-Architektur besteht. Außerdem stellt es über 700 Terabyte Speicher zur Verfügung. Die Spitzenleistung beträgt über 20 Petaflops, also mehr als 20 Billiarden Fließkomma-Operationen pro Sekunde.

Damit ist Titan über zehnmal schneller als der Vorgänger “Jaguar”, der bei gleicher Baugröße auf 2,3 Petaflops kam. Zugleich arbeitet Titan mit einem Energieverbrauch von 9 Megawatt rund fünfmal sparsamer. In Tennessee dient das System vor allem dem Forschungslabor des amerikanischen Energieministeriums. Er steht also beispielsweise für Forschungen zum Klimawandel und zu alternativen Treibstoffen zur Verfügung. Erst Ende Oktober hatte es den Betrieb aufgenommen.

“Titan” basiert auf einem Cray XK7 mit über 18.000 16-Kern-CPUs und Kepler-GPUs (Bild: ORNL).

Der von Cray stammende Titan verdrängt ein anderes US-System: den IBM-basierten Sequoia des Lawrence Livermore National Laboratory (16,32 Petaflops). Auf Rang drei ist nun die ehemalige Nummer eins, der Fujitsu K Computer im japanischen Kobe. Ihm folgen zwei Systemen des Typs IBM Blue Gene/Q: “Mira” im Argonne National Laboratory (USA) und Juqueen am Forschungszentrum Jülich (Deutschland). Ebenfalls von IBM mitentwickelt wurde der auf Platz sechs stehende SuperMUC (2,89 Petaflops), bis vor kurzem Europas schnellster Rechner. Er bleibt aber dennoch eine Besonderheit: Mit seiner Wasserkühlung am Prozessor ist er eine Blaupause dafür, wie IBM das Problem der Kühlung bei kommenden Superrechnern in den Griff bekommen will.

Neu in den Top 10 ist ein “Stampede” genannter, von Dell konzipierter Rechner an der Universität von Texas in Austin (2,66 Petaflops). Er liegt noch knapp vor dem erst vor zwei Jahren auf Rang eins platziertem chinesischen Tianhe-1A (2,56 Petaflops). Auf Rang neun folgt mit dem in Italien stehenden, ebenfalls von IBM stammmenden “Fermi” (1,72 Petaflops) Europas drittgrößter Rechner. Die Top-10-Liste wird durch einen bei IBM selbst stehenden Rechenr komplettiert.

IBM führt mit fast einem Drittel der Systeme (32) die Top-100-Liste deutlich an. Ebenfalls gut vertreten ist Supercomputing-Veteran Cray (17 Anlagen). Mit Bull ist eien europäische Firm amit sechs Sysetmen dabei, ebensoviele stammen derzeit von SGI. HP kommt mit dem gemeinsam mit NEC aufgebautem, in Japan stehendem Tsubame 2.0 auf Rang 17 das erstemal in der Liste vor. Der bestplatzierte Rechner, der von Hewlett-Packard alleine stammt, schafft es auf Rang 44; ingsesamt kommt das Unetrnehemn in den Top-100 achtmal vor.

Ein wichtiger Trend sidn GPUs als Coprozessor: Inzwischen setzen 62 der 500 schnellsten Supercomputer darauf. Vor einem halben Jahr waren es noch 58. Die Grafikprozessoren sind insbesondere bei Fließkommaberechnungen schnell, die sie zudem mit geringerem Stromverbrauch als CPUs bewerkstelligen.

[mit Material von Florian Kalenda, ZDNet.de]


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 Supercomputuing zur Wettbwerbsfähigkeit 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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