Turbolader für Supercomputer

Ob Materialwissenschaften, Hirn- oder Klimaforschung – viele Forschungsgebiete nutzen aufwändige Simulationen und sind auf leistungsfähige Supercomputer angewiesen. Der wissenschaftliche Hunger auf immer höhere Rechenleistung erfordert auch neue Rechnerarchitekturen. Dazu gehört das Konzept eines modularen Supercomputers, das maßgeblich in den EU-geförderten Forschungsprojekten DEEP und DEEP-ER entwickelt wurde, welche die Jülicher Wissenschaftlerin Estela Suarez gleitet hat. Ziel war dabei die Entwicklung einer modularen Supercomputer-Architektur, die speziell auf die Anforderungen moderner Simulationscodes hin zugeschnitten ist.

Mit JURECA, das steht für „Jülich Research on Exascale Architectures“, ist Anfang November am Forschungszentrum Jülich der weltweit erste modulare Supercomputer in Betrieb gegangen. Komplexe Teile des Codes, die sich nur schwer gleichzeitig auf einer Vielzahl von Prozessoren berechnen lassen, werden auf dem so genannten Cluster-Modul ausgeführt, das 2015 von der Firma T-Platforms geliefert worden ist. Einfachere Programmteile, die sich parallel mit größerer Effizienz bearbeiten („skalieren“) lassen, werden auf das Booster-Modul ausgelagert. „Das funktioniert so ähnlich wie ein Turbolader: ein Booster-Modul beschleunigt Rechnungen auf einem Cluster-Modul“, sagt Thomas Lippert, Leiter des Jülicher Supercomputing Centre und Ideengeber des Konzeptes.

Das Booster-Modul verwendet eine große Anzahl von relativ langsamen, dafür aber energieeffizienten Rechnerkernen. Es ist so groß wie ein ganzer Superrechner und findet in 33 Schränken in der Rechnerhalle des Jülich Supercomputing Centre (JSC) Platz. Die von Intel und dem JSC gemeinsam mit Dell EMC und ParTec entwickelte Erweiterung steigert die Rechenleistung massiv und ist mit einer Netzwerkbrücke direkt mit dem ähnlich großen Cluster-Modul verbunden.

Dank der zusätzlichen 5 Petaflop/s – das entspricht 5 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde – erscheint der Jülicher Supercomputer in der aktuellen Liste der weltweit 500 schnellsten Rechner auf dem 29. Platz. „Die erfolgreiche Installation und Integration des Boosters ist ein wichtiger Schritt für unser Bestreben, hochinnovative modulare Supercomputing-Systeme zu entwickeln und gemeinsam mit branchenführenden Firmen für wissenschaftliche Simulationen verfügbar zu machen“, betont Dorian Krause, verantwortlich für den Rechnerbetrieb am JSC.

Forschungszentrum Jülich / Alexander Pawlak

Weitere Infos

• Jülich Supercomputing Centre (JSC)
• JURECA - Jülich Research on Exascale Cluster Architectures
• DEEP Projects
• TOP500 Computer Sites

Weitere Beiträge

• Umweltfreundlicher Supercomputer (pro-physik.de, 28. Juni 2017)
• K. Sonnabend, Vom Gehirn inspiriert, Physik Journal, Mai 2016, S. 6
• A. Pawlak, Der schnelle Muc (Physik Journal Nachrichten, 24. Juli 2012)
• Supercomputer: China an der Spitze (Physik Journal Nachrichten, 19. Juni 2013)
• Th. Lippert, Die dritte Säule der Erkenntnis, Physik Journal, April 2007, S. 3