Wow! 0,8 Kilowatt pro Teraflop

Öl kühlt den neuen österreichischen Supercomputer

| Redakteur: Ulrike Ostler

Der Blick in den Rechnerraum des Vienna Scientific Cluster 3 bietet einen ungewohnten Eindruck. Statt Rackreihen finden sich Ölwannen.
Der Blick in den Rechnerraum des Vienna Scientific Cluster 3 bietet einen ungewohnten Eindruck. Statt Rackreihen finden sich Ölwannen. (Bild: TU Wien/Matthias Heisler)

Österreichs Wissenschaft hat einen neuen Supercomputer. Aus über 32.000 einzelnen Prozessorkernen besteht der „VSC3“-Cluster, der im Science Center der TU Wien in Betrieb geht. Das Besondere: Der Rechner ist Öl-gekühlt.

Es ist Österreichs leistungsfähigster Großrechner: Die Ausbaustufe des Vienna Scientific Cluster 3 (VSC3) beeindruckt nicht nur mit Rechenpower, sondern auch mit Energie-Effizienz.

Verbaut sind die Prozessoren „Xeon E5-2650 v2“ sowie „Infiniband QDR“ von Intel. Der Clou ist aber sicherlich die neuartige Öl-Kühlung. Vergangene Woche, am 4. Juli 2014 wurde er in Anwesenheit des Bundesministers für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft Reinhold Mitterlehner feierlich eröffnet.

Insgesamt sind acht österreichische Universitäten an dem Projekt beteiligt. Wissenschaftliche Berechnungen aus vielen unterschiedlichen Forschungsgebieten, von Meteorologie bis zur Teilchenphysik, werden durch den neuen VSC3 möglich.

Bei der offiziellen Inbetriebnahme des VSC3“-Cluster: ( v.l.n.r.) Sabine Schindler (Uni Innsbruck), Horst Bischof (TU Graz), Karl Schwaha (Uni Wien), Josef Glößl (BOKU Wien), Minister Reinhold Mitterlehner, Johannes Fröhlich (TU Wien), Herbert Störi (TU Wien, wissenschaftlicher Projektleiter VSC)
Bei der offiziellen Inbetriebnahme des VSC3“-Cluster: ( v.l.n.r.) Sabine Schindler (Uni Innsbruck), Horst Bischof (TU Graz), Karl Schwaha (Uni Wien), Josef Glößl (BOKU Wien), Minister Reinhold Mitterlehner, Johannes Fröhlich (TU Wien), Herbert Störi (TU Wien, wissenschaftlicher Projektleiter VSC) (Bild: TU Wien/Matthias Heisler)

Der Cluster ist ein Leuchtturmprojekt. Doch einen direkten Vergleich mit anderen Computerclustern ist aber nicht einfach – der VSC 3 ist nicht in erster Linie darauf ausgelegt, in Computer-Rankings einen möglichst guten Platz zu belegen, erläutert Professor Herbert Störi von der TU Wien, wissenschaftlicher Projektleiter des VSC 3 und Mitglied des Steering Committee.

„Viele der Rechner, die derzeit die Weltranglisten anführen, sind heute aus Graphikkarten aufgebaut. Wir müssen allerdings Prozessoren anbieten, auf denen die bestehenden wissenschaftlichen Programmcodes möglichst gut laufen,“ sagt er. „Man muss sich entscheiden: Will man einen Rennwagen, oder einen Autobus, mit dem man bei ähnlicher Leistung deutlich mehr Leute transportieren kann? Für die heutigen Anforderungen der österreichischen Wissenschaft ist der VSC3 jedenfalls bestens geeignet.“

2020 Knoten mit je 16 Prozessorkernen

TU Wien, Universität Wien und die Universität für Bodenkultur hatten schon zuvor gemeinsam die Vorgängermodelle „VSC 1“ und „VSC 2“ mit großem Erfolg betrieben. An der dritten Ausbaustufe sind die Universität Innsbruck und die TU Graz beteiligt, sowie durch diese als Partner koordiniert die Karl-Franzens-Universität Graz, die Montanuniversität Leoben und die Alpen-Adria Universität Klagenfurt.

Gebaut wurde der VSC 3 von der Firma Clustervision. Wie auch seine Vorgängermodelle steht der VSC 3 im Science Center der TU Wien am Wiener Arsenal. Er besteht aus 2020 Knoten mit je 16 Prozessorkernen.

Seine Rechenleistung beträgt über 600 Teraflops – er kann also in einer Sekunde mehr als 600 Billionen Additionen oder Multiplikationen ausführen. So könnte man beispielsweise in einer Nanosekunde mit dem VSC 3 aus den Geschwindigkeiten und Reichweiten sämtlicher Pässe und Schüsse der gesamten Fußball-Weltmeisterschaft die dazugehörigen Abschusswinkel berechnen.

Energiesparen durch Öl-Kühlung

Bei der Planung des Supercomputers wurde besonders auf Umweltfreundlichkeit und Energie-Effizienz geachtet. Aus diesem Grund kommt auch eine ganz neue Methode der Öl-Kühlung zum Einsatz.

„Ganz entscheidend für uns war, schon bei der Planung auf Energie-Effizienz zu achten“, sagt Professor Herbert Störi. Der VSC 3 wird eine Leistung von etwa 540 Kilowatt benötigen – also rund 0,8 Kilowatt pro Teraflop. Damit ist er deutlich effizienter als der Vorgänger VSC2 , der 2,3 Kilowatt pro Teraflop benötigte, bei rund 150 Tflop/s, obwohl auch schon der VSC 2 ein ökologisch vorbildlicher Cluster war.

Der VSC3-Cluster besteht aus über 32.000 einzelnen Prozessorkernen.
Der VSC3-Cluster besteht aus über 32.000 einzelnen Prozessorkernen. (Bild: TU Wien/ Matthias Heisler)

Ein wichtiger Schritt für die Energie-Optimierung des VSC 3 war eine völlig neue Kühlungstechnologie: Statt Luftkühlung durch stromfressende Ventilatoren setzt man auf Paraffinöl, ähnlich wie es auch in Kosmetikprodukten verwendet wird.

35 Tonnen Öl enthalten die Wannen, in die man die Prozessoren versenkt. Das Öl hat besonders gute Wärmeleitungseigenschaften, dadurch kann die an den Prozessoren anfallende Wärme sehr effizient wegtransportiert werden. Ohne Luftkühlung muss auch der Rechnerraum nicht mehr eigens gekühlt werden.

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