Supercomputer: SuperMUC wird auf 6,4 Petaflops ausgebaut

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(SuperMuc /Bild: MMM/LRZ)

Der Höchstleistungsrechner des Leibniz-Rechenzentrums in Garching bei München soll Anfang 2015 diese Ausbaustufe erreichen. Der Hauptspeicher wird auf 538 Terabyte erweitert. IBM und der Betreiber wollen durch den Ausbau der existierenden Warmwasserkühlung zudem die Energieeffizienz verbessern.

Der am 20. Juli 2012 damals als schnellster Rechner Europas in Betrieb genommene SuperMUC des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) in Garching bei München wird bis Anfang 2015 auf eine Leistung von 6,4 Petaflops ausgebaut. Einen entsprechenden Vertrag haben heute Professor Dr. Karl-Heinz Hoffmann, Präsident der Bayerischen Akademie der Wissenschaften Professor Dr. Arndt Bode, Vorsitzender des Direktoriums des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ), IBM-Deutschlandchefin Martina Koederitz und Andreas Pflieger, Vertriebsleiter Wissenschaft und Forschung bei IBM Deutschland unterzeichnet.

Der SuperMuc im LRZ in Garching von oben (Bild: MMM/LRZ).
Der SuperMuc im LRZ in Garching von oben (Bild: MMM/LRZ).

Zu den vorhandenen 155.656 Prozessorkernen kommen mit der Erweiterung weitere 74.304 hinzu. Dabei handelt es sich um die zu dem Zeitpunkt dann neuesten Intel-Xeon-CPUs. Der Hauptspeicher des Supercomputers wird von derzeit 340 um 198 auf 538 Terabyte erweitert. Zu den bisher 12 Petabyte Hintergrundspeicher kommen weitere 9 Petabyte hinzu. Unterm Strich verdoppelt sich die Spitzenrechenleistung auf 6,4 Petaflops.

Die Kosten für die Erweiterung einschließlich der Wartungs- und Energiekosten betragen 34 Millionen Euro. Diese tragen das Land Bayern und der Bund je zur Hälfte. Im Rahmen des nationalen Verbundes Gauß Zentrum für Supercomputing (GCS) können Wissenschaftler in Bayern, Deutschland und über PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) auch Wissenschaftler in 25 europäischen Staaten die Anlage nutzen.

Die Höchstleistungsrechner des LRZ unterstützen Wissenschaftler aus vielen Fachbereichen vor allem bei der Grundlagenforschung. So werden zum Beispiel Simulationen der Entwicklung des Universums, die Modellierung des Erdinnern, der Ausbreitung von Erdbebenwellen und die Berechnung von Strömungseigenschaften ganz unterschiedlicher technischer und natürlicher Systeme berechnet. Die Rechner dienen aber auch der Untersuchung biologischer und medizinischer Fragestellungen.

“Bei der Auswahl des SuperMUC hat sich die Entscheidung für eine Rechnerarchitektur, die für ein breites Spektrum wissenschaftlicher Anwendungen geeignet ist, ausgezeichnet bewährt. SuperMUC war schon kurz nach der Inbetriebnahme vollständig ausgelastet, und es gibt bereits erste Anwendungen, die praktisch den gesamten Rechner effizient nutzen können. Insbesondere in den Bereichen Bio- und Lebenswissenschaften erwarten wir in Zukunft einen deutlich erhöhten Bedarf an Rechenleistung”, so Professor Dr. Arndt Bode, der Leiter des LRZ.

Besonderheit des SuperMUC: die Warmwasserkühlung

Bei seiner offiziellen Einweihung im Sommer 2012 war SuperMuc der leistungsfähigste Supercomputer sowohl Deutschlands als auch Europas. Inzwischen wurde er vom Höchstleistungsrechner Juqueen im Forschungszentrum Jülich abgelöst. Das ebenfalls von IBM stammende System erreicht eine Rechenleistung von bis zu 5,9 Petaflops und verfügt über 393.216 Rechenkerne. Bei Geschwindigkeit und Energieeffizienz belegte es bei seiner Inbetriebnahme den fünften Platz in den weltweiten Rankings.

Bei der Warmwasserkühlung wird in Kupferrohren speziell behandeltes Wasser bis an die Prozessoren geleitet - hier am Beispiel eines Bauteils des SuperMUC (Bild: Peter Marwan).
Bei der Warmwasserkühlung des SuperMUC wird in Kupferrohren speziell behandeltes Wasser bis an die Prozessoren geleitet (Bild: Peter Marwan).

Der leistungsfähigste Supercomputer ist derzeit das System “Titan” in den US-amerikanischen Oak Ridge National Laboratories. Allerdings werden sowohl Juqueen als auch SuperMuc im Gegensatz zu vielen anderen der Top-Ten-Rechner ausschließlich für zivile wissenschaftliche Zwecke genutzt.

SuperMUC sorgte bei seiner Einweihung vor allem durch das für die Kühlung entworfene Konzept für Aufsehen. Er wird nämlich nicht mit durchgeblasener Luft, sondern mit warmem Wasser gekühlt. Dies ermöglicht einerseits den Verzicht auf zusätzliche Kältemaschinen, andererseits aber auch die Nutzung der Rechnerabwärme zur Heizung der LRZ-Gebäude.

Das warme Wasser wird nicht nur an die Serverschränke, sondern bis an die Prozessoren geführt. Dadurch sind die Rechnerkomponenten im Betrieb und selbst bei mehrstündigen Abschaltungen nur geringen Temperaturschwankungen ausgesetzt, was IBM zufolge die Lebensdauer und Betriebsstabilität erhöht. Die seit Inbetriebnahme des SuperMUC beobachtete Rate an Hardwaredefekten sei für ein System dieser Größenordnung äußerst gering.

Im Zusammenspiel mit einer von IBM und LRZ speziell entwickelter energieeffizienter Systemsoftware konnte die Leistungsaufnahme des SuperMUC weiter reduziert werden. Nach Angaben von IBM liegt die für den Betrieb des Systems benötigte elektrische Energie damit um über ein Drittel unter dem vergleichbarer Systeme mit herkömmlicher Kühlung.


Super-MUC: Der wassergekühlte Supercomputer in Garching


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