gsi.de: GSI-Supercomputer ist Energiespar-Weltmeister

gsi.de: GSI-Supercomputer ist Energiespar-Weltmeister

Der neue Supercomputer „L-CSC“ der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH hat im weltweiten Vergleich der energiesparendsten Hochleistungscomputer den inoffiziellen Weltmeistertitel errungen. Er erreichte Platz eins auf der am Donnerstag in New Orleans veröffentlichten Rangliste „Green500“, die weltweit die Energieeffizienz der schnellsten Supercomputer vergleicht. Mit einem Watt elektrischer Leistung erzielt der L-CSC eine Rechenleistung von 5,27 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde. Niemals zuvor gab es einen Supercomputer, der so energieeffizient arbeitete.

L-CSC wurde am Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) und der Goethe-Universität entwickelt und wird bei der GSI, die ihn finanzierte, für Simulationen und Berechnungen in der physikalischen Grundlagenforschung eingesetzt. Er dient vor allem auch zur Vorbereitung von Experimenten am großen internationalen Beschleunigerzentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), das gegenwärtig in Darmstadt entsteht.

Der Entwickler des L-CSC Volker Lindenstruth ist Leiter des Bereichs Informationstechnologie der GSI sowie Vorstandsvorsitzender des FIAS und Professor für die Architektur von Hochleistungsrechnern an der Goethe-Universität Frankfurt. Er sieht in dem Spitzenplatz seines Höchstleistungscomputers eine Bestätigung für die jahrelangen Bemühungen um Energieeffizienz: „Supercomputer sind für die Forschung heute als Werkzeug unentbehrlich. Es geht um Höchstgeschwindigkeit beim wissenschaftlichen Rechnen, es geht aber auch darum, alle zur Verfügung stehenden Ressourcen so gut es geht zu nutzen, die Energie ebenso wie die finanziellen Mittel, die Hardware, die Software und die Kreativität des Teams. Wir leisten damit auch einen Beitrag, damit Supercomputer verstärkt in der Wirtschaft genutzt werden können, denn auch die Gesellschaft braucht immer mehr Rechenleistung, sei es für technische Entwicklungen, für Big Data-Anwendungen, für Cloud-Computing oder anderes.“ ‎ “Mit der am L-CSC eingesetzten Technik sparen wir 30 Prozent Energie – wird diese Technik für kommerzielle Rechenzentren eingesetzt , so werden weltweit enorme Kostensenkungen erzielt und hohe C02-Emission werden eingespart!“, sagt Professor Horst Stöcker, Wissenschaftlicher Geschäftsführer der GSI.

L-CSC befindet sich an der GSI noch im Aufbau. Gegenwärtig sind 56 von insgesamt 160 Servern installiert. Schon damit gehört der Rechner in Darmstadt zu den schnellsten Computern der Welt. Auf der – allein an Geschwindigkeit orientierten – weltweiten Rangliste „Top500“ belegt er gegenwärtig mit 316,7 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde – etwa dreitausend Mal schneller als ein normaler Büro-PC -– Rang 168. Nach der Fertigstellung in den nächsten Wochen wird er noch drei Mal schneller rechnen.

L-CSC ist eine Weiterentwicklung der Supercomputer „LOEWE-CSC“ und „SANAM“, und setzt noch stärker als seine Vorgänger auf die Rechenleistung von Grafikkarten. L-CSC rechnet jedoch deutlich schneller als der vier Jahre alte Vorgänger „LOEWE-CSC“ und erzielt mit der gleichen Menge Energie die mehr als siebenfache Rechenleistung. Erreicht wurde dies durch die Verwendung von mehr optimierten Hochgeschwindigkeits-Grafikchips und durch verbesserte, am FIAS entwickelte Software.

Die Investitionskosten für L-CSC betragen rund zwei Millionen Euro. Energieeinsparung ist bei Supercomputern nicht allein eine Frage des Umweltschutzes, sondern auch der Stromrechnung: L-CSC läuft daher mit deutlich geringeren Betriebskosten als weniger energieeffiziente Supercomputer gleicher Geschwindigkeit.

Technisch gesehen ist L-CSC ein Computer-Cluster, ein Verbund von miteinander vernetzten Rechnern. Der Supercomputer ist für generelle wissenschaftliche Anwendungen geeignet, wurde jedoch für „Lattice-QCD“-Berechnungen optimiert, um die Quantenchromodynamik (QCD) zu simulieren. Quantenchromodynamik ist die physikalische Theorie der starken Wechselwirkungen, einer der vier fundamentalen Kräfte der Natur. Der eingesetzte, auf Grafikchips (GPUs) aufbauende Lattice-QCD-Algorithmus wurde maßgeblich am FIAS entwickelt. Der Rechner soll im Endausbau aus insgesamt 160 Servern (ASUS ESC4000 G2S/FDR) bestehen, mit 1.600 Rechenkernen, von denen jeder zwei Intel-Ivy-Bridge-Prozessoren und vier AMD FirePro Grafikkarten enthält. Jeder Server hat einen Arbeitsspeicher von 256 GigaByte. Verbunden sind die Server über ein Infiniband FDR-Netzwerk. Theoretisch stellt L-CSC in dieser Konfiguration sogar eine Spitzenrechenleistung von 1,7 PetaFlops in doppelter Genauigkeit bereit, also 1,7 Billiarden Fließkommaoperationen pro Sekunde. Damit ist er der viertschnellste Supercomputer in Deutschland.

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