GSI-Supercomputer ist Ener­gie­spar-Welt­meis­ter

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. (Bild: GSI)

Mit 1 W elektrischer Leistung erzielt der L-CSC 5,27 GFlops. Niemals zuvor gab es einen Supercomputer, der so energieeffizient arbeitete. (Bild: GSI)

Der neue Supercomputer L-CSC des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung 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, 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 dreißig Prozent Energie – wird diese Technik für kommerzielle Rechenzentren eingesetzt , so werden weltweit enorme Kostensenkungen erzielt und hohe C02-Emission werden eingespart!“, sagt Prof. 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 zu simulieren. 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 1600 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. (Quelle: GSI)

Links: Forschungsschwerpunkts IT der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbHRangliste Green500

Weitere Beiträge: V. Lindenstruth: Grafikkarten für die Datenflut – Wie Höchstleistungscomputer mit handelsüblichen PC-Grafikkarten noch schneller rechnen, Physik Journal, Januar 2011, S. 23 (PDF, frei)

 

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