30.07.2021

Neuer Supercomputer für das KIT

Rechner HoreKa erreicht Rang 52 auf der Top-500-Liste der schnellsten Computer.

Heute wird der neue Hochleistungsrechner des Karlsruher Instituts für Technologie offiziell eingeweiht. Er zählt zu den fünfzehn schnellsten Rechnern in Europa. Auf der zweimal im Jahr erschei­nenden Top-500-Liste der schnellsten Rechner der Welt belegt der Hochleistungs­rechner Karlsruhe – HoreKa – Rang 52. Bei der Energie­effizienz landet er im inter­nationalen Superrechner-Ranking sogar auf Platz 13.

Abb.: Der neue Super­computer „HoreKa“ belegt international...
Abb.: Der neue Super­computer „HoreKa“ belegt international Spitzen­plätze bei Geschwin­digkeit und Energie­effizienz (Bild: A. Bramsiepe, KIT)

„Hochleistungs­rechner tragen in der Wissenschaft entscheidend dazu bei, schnelle Lösungen für unsere drängendsten Heraus­forderungen zu finden: Das gilt für in der Energie- und Klima­forschung genauso wie für die Forschung für die nachhaltige Mobilität, aber auch für die Material­wissenschaften und die Medizin“, sagt der KIT-Präsident Holger Hanselka. „Die heraus­ragende Platzierung von HoreKa in der aktuellen Top-500-Liste zeigt eindrucksvoll, dass wir am KIT mit einem der leistungs­stärksten und zugleich energie­effizientesten Superrechner Europas für diese Aufgaben sehr gut aufgestellt sind.“

„Nur ein Rechner, der es auf diese Liste schafft, gilt als echter Super­computer“, erklärt Jennifer Buchmüller, Leiterin des Bereichs High Performance Computing am Steinbuch Centre for Computing (SCC). „Um HoreKa auf der Liste platzieren zu können, musste die Rechen­leistung mit einer speziellen Benchmark-Anwendung – dem sogenannten High Performance LINPACK – vermessen werden“, so Buchmüller. Dabei lösen die Rechen­einheiten ein fest definiertes Gleichungs­system, aus der dafür benötigen Zeit ergibt sich dann die Leistung. Das Besondere: HoreKa ist ein Hybrid­system und besteht aus zwei Komponenten. „HoreKa-Green“ umfasst den Bereich mit den auf Grafik­prozessoren (GPUs) basierenden Rechen­beschleunigern, „Horeka-Blue“ den Bereich mit handels­üblichen Standard­prozessoren (CPUs). Die Beschleuniger­prozessoren von NVIDIA erreichen bei bestimmten für die Wissenschaft sehr wichtigen Rechen­operationen, etwa dem Lösen von Gleichungs­systemen oder der Simulation von neuronalen Netzen in der künstlichen Intelligenz, eine extrem hohe Leistung. Für andere Operationen sind hingegen die Standard­prozessoren von Intel deutlich besser geeignet. „Die Stärken beider Archi­tekturen werden geschickt kombiniert und so ein Maximum an Leistungs­fähigkeit erreicht“, sagt Buchmüller.

Das System taucht daher gleich zwei Mal in der Juni-Ausgabe der Top500-Liste auf, einmal mit acht PetaFLOPS auf Platz 52 und ein zweites Mal mit 2,33 PetaFLOPS auf Platz 119. Ein PetaFLOP entspricht dabei einer Leistung von einer Billiarde Rechen­operationen pro Sekunde, vergleichbar mit der Leistung von etwa 8.000 Laptops. Insgesamt kann HoreKa sogar eine Spitzen­leistung von 17 PetaFLOPS erbringen, was folglich etwa der Leistung von rund 150.000 Laptops entspricht und eine noch höhere Platzierung bedeuten würde. „Allerdings ist die Wertung von Hybridsystemen wie HoreKa durch die der Top500-Liste zugrunde liegende Benchmark-Anwendung nicht vorgesehen“, sagt Buchmüller. „Je schneller Hochleistungs­rechner mathematische Gleichungen lösen und Daten verarbeiten, desto detail­reicher und zuver­lässiger werden die Simu­lationen, die damit betrachtet werden können“, erläutert Buchmüller. „In vielen wissenschaftlichen Fach­bereichen wie den Erdsystem- und Klima­wissenschaften, der Material­forschung, der Teilchenphysik und dem Ingenieur­wesen sind Supercomputer folglich nicht mehr aus dem Alltag der Forschenden wegzudenken.“

Supercomputer benötigen zwar viel Energie, diese wird aber sehr viel effi­zienter als bei herkömmlichen PCs und Laptops eingesetzt. HoreKa ist auch bei der Energie­effizienz top und steht derzeit auf Platz 13 der „Green500“-Liste der energie­effizientesten Supercomputer weltweit. „Die sehr energie­effiziente Heißwasser-Kühlung des Rechner­gebäudes erlaubt es uns, den Rechner ganzjährig mit minimalem Energie­einsatz zu kühlen. In den kälteren Jahres­zeiten können auch die Büroräume mit der Abwärme beheizt werden.“

KIT / JOL

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