Nvidia befeuert Titan

Der schnellsten Supercomputer rechnet mit Tesla-K20-GPUs

| Redakteur: Ulrike Ostler

Die Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) ist die Heimat von Titan, dem weltweit leistungsstärksten Supercomputer für öffentliche Forschung.
Die Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF) ist die Heimat von Titan, dem weltweit leistungsstärksten Supercomputer für öffentliche Forschung. (Bild: Oak Ridge National Laboratory)

Der von über 18.000 „Tesla-K20“-GPUs betriebene Supercomputer „Titan“ ebnet mit über 20 Petaflops – das entspricht 20 Billiarden Fließkomma-Operationen pro Sekunde – den Weg zum effizienten und kostengünstigen Exascale-Computing.

Titan, der weltweit schnellste Supercomputer für öffentliche Wissenschaftsanwendungen, steht seit dem vergangenen Monat im Oak Ridge National Laboratory in Tennessee. Die Spitzenleistung von mehr als 20 Petaflops wird zu etwa 90 Prozent durch die 18.688 Nvidia-Tesla-K20-GPUs ermöglicht. Diese Graphics Processing Units basieren auf der effizienten Kepler-Architektur.

Die Forscher nutzen immer schnellere Supercomputer, um die Auswertungen von Entdeckungen und Innovationen zu beschleunigen. Die Einsatzgebiete sind dabei sehr vielfältig und reichen von der Entwicklung effizienter Motoren, über Batterien mit besonders geringem Eigengewicht, bis hin zur Erforschung des Klimawandels und von neuen Medikamenten. Titan stellt einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zum Exascale-Computings dar, dessen Ziel der Aufbau eines 1.000-Petaflop-Supercomputers ist.

Titan wird im Oak Ridge National Laboratory, das zum Forschungsnetzwerk U.S. Department of Energy gehört, als Open-Science-System betrieben. Mit Hilfe von Titan ist es für Forscher aus Hochschulen, staatlichen Labors und einem breiten Spektrum von Unternehmen möglich, physikalische und biologische Phänomene zu modellieren und Durchbrüche wesentlich schneller als durch alleiniges Experimentieren zu erreichen.

Die GPUs von Nvidia

Grafik-Prozessoren von Nvidia sollen das Server-Computing schneller und Energie-effzienter machen.
Grafik-Prozessoren von Nvidia sollen das Server-Computing schneller und Energie-effzienter machen. (Bild: Nvidia)

Die Tesla-GPUs von Nvidia wiederum sind leistungsstarke Parallelbeschleuniger, die auf der Parallel-Computing-Plattform „CUDA“ von Nvidia basieren. Tesla-GPUs sind von Grund auf für Energie-effizientes High Performance Computing, computergestützte Naturwissenschaften und Supercomputing entwickelt. Sie ermöglichen eine deutlich höhere Beschleunigung für eine Vielzahl von wissenschaftlichen und kommerziellen Anwendungen als reine CPU-basierte Lösungen.

Gestützt durch eine hohe Energie-Effizienz und ein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis der Tesla-K20-GPU, ist Titan über zehnmal schneller und fünfmal sparsamer im Stromverbrauch als sein Vorgänger, das Jaguar-System mit 2,3 Petaflops(2), bei gleicher Baugröße. Hätte Oak Ridge nur die CPUs des Jaguar-Systems aufgerüstet, würde es jetzt mehr als das Vierfache der aktuellen Größe belegen und mehr als 30 Megawatt verbrauchen.(3)

Die Entwicklung von Titan begann vor drei Jahren mit der Entscheidung von Oak Ridge, den ehemals führenden Supercomputer „Jaguar“ aufzurüsten. Das Upgrade beinhaltet die Tesla-K20-GPUs und den Austausch der Computing-Module, um die 200 Zellen des Systems in einen „Cray-XK7“-Supercomputer mit 710 Terabyte Speicher zu verwandeln.

Ohne GPUs braucht ein Supercomputer die Energie einer Kleinstadt

Jeff Nichols, Associate Laboratory Director für Computing und computergestützte Wissenschaften am Oak Ridge National Laboratory, begründet diesen Schritt: Wissenschaft und Technologie seien seit jeher unser oberstes Ziel und Titan ist ein bahnbrechendes Werkzeug, auf das Forscher weltweit zugreifen können, um durch das GPU-beschleunigte Computing Durchbrüche in verschiedensten Gebieten zu erreichen. „Die neuen Tesla-GPUs bieten eine bisher unerreichte Leistung, ohne den Energieverbrauch einer Kleinstadt in Kauf nehmen zu müssen.“

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