GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung baut Energie-effizientes Datacenter

Green-Cube – das umweltfreundlichste Höchstleistungs-Rechenzentrum

19.08.2011 | Redakteur: Ulrike Ostler

Professor Dr. Volker Lindenstruth, Leiter des IT-Bereichs von GSI, inspiziert den Prototyp für den Green-Cube, der mit der neuen Kühlungstechnik bereits bei GSI eingesetzt wird.
Professor Dr. Volker Lindenstruth, Leiter des IT-Bereichs von GSI, inspiziert den Prototyp für den Green-Cube, der mit der neuen Kühlungstechnik bereits bei GSI eingesetzt wird.

Es geht um den Aufbau der Materie und Antimaterie und den Urknall – bei der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt. Das Zentrum bekommt nun ein neues Höchstleistungs-Rechenzentrum, den „Green-Cube“. Der Würfel ist mit Technik gespickt, die nicht nur Wissenschaftler aus aller Welt enorme Datenmengen berechnen lässt, sondern auch neuen Energie-effizienten Konzepten gerecht wird.

Leistungsfähigere Computer benötigen mehr Energie, das ist zumindest in der Gesamtheit ein bisher unumstößlicher Zusammenhang. Somit sind neue Energie-effiziente Computerkonzepte gefragt, die die Umwelt schonen und Kosten sparen.

Wissenschaftler den „Green Cube“ für die hohen Datenmengen nutzen, die sie in Experimenten an der zukünftigen Beschleunigeranlage „FAIR“ gewinnen. An FAIR erwarten sie neue grundlegende Erkenntnisse über den Aufbau von Materie und Antimaterie und über die Geburt des Universums.

Projektleiter Professor Volker Lindenstruth sagt: „Das GSI Helmholtzzentrum ist mit dem FAIR-Projekt der ideale Standort für dieses umweltfreundliche Höchstleistungs-Rechenzentrum.“

Schnelle Leitungen sind ein Muss

Aus den Notwendigkeiten der Grundlagenforschung entsteht mit dem neuen, kosten- und Energie-effizienten Rechenzentrum eine, so die Erbauer, „wegweisende Technologie, die hochinteressant für vielfältige Anwendungen in der Industrie wie etwa für kommerzielle Cloud-Dienste ist“.

Der Green-Cube wird das Zentrum eines Computernetzwerks mit sehr hoher Bandbreite, mit dem die umliegenden Universitäten verbunden werden sollen. Geplant sind 1 Terabit pro Sekunde, das entspricht 20.000 herkömmlichen DSL-Anschlüssen.

Darüber hinaus basiert Green Cube auf der Verwendung von handelsüblichen Komponenten und einer besonderen Art der Kühlung, die in herkömmlichen Rechenzentren sehr viel Energie verbraucht. Der Green-Cube wird platzsparend in einem eigenen würfelförmigen Gebäude mit einer Grundfläche von 27 Meter mal 30 Meter und einer Höhe von 25 Meter untergebracht.

19 Millionen Euro

Die Kosten von 19 Millionen Euro übernehmen das Bundesministerium für Bildung und Forschung und die Helmholtz-Gemeinschaft als Ausbauinvestition. Die Bauzeit ist von 2012 bis 2014 geplant.

Die neue umweltfreundliche Computerarchitektur wurde von Prof. Lindenstruth, dem Leiter des IT-Bereichs von GSI, gemeinsam mit Horst Stöcker, dem Wissenschaftlichen Geschäftsführer von GSI, entwickelt. Den ersten Hochleistungsrechner dieser Art, „Loewe-CSC“, hat Lindenstruth in Frankfurt bereits erfolgreich in Betrieb genommen.

LOEWE-CSC wurde gemeinsam vom Helmholz International Center for FAIR (HIC for FAIR), dem Frankfurt Institute For Advanced Studies (FIAS), der Goethe-Universität und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der hessischen Exzellenzinitiative LOEWE aufgebaut. Nach der aktuellen Weltrangliste „Green500“ der umweltfreundlichsten und schnellsten Computer der Welt ist Loewe-CSC der Energie-effizienteste Großcomputer Europas. Weltweit liegt er unter den Großrechnern auf Rang drei.

Wasser kühlt

Bestandteil der Förderung für den geplanten Green-Cube sind acht Millionen Euro für einen Höchstleistungsrechner bestehend aus einem Netzwerk von Computern, die in geschlossene Schränke eingebaut sind. An deren Rückwand wird die warme Abluft mit Wärmetauschern direkt mit Wasser gekühlt. Die Rückkühlung erfolgt durch einfaches Verdunsten von Wasser.

Im Mittel liegen die Kühlkosten bei nur acht Prozent der Leistung des Computers. Bei herkömmlichen Systemen liegen sie bei 50 bis zu 100 Prozent.

Insgesamt werden rund 800 wassergekühlte Rechnerschränke in einem Hochregallager-ähnlichen Bau auf Stahlträgern in sechs Ebenen untergebracht. Dieser Aufbau ist bis zu 100-mal kompakter als bei herkömmlicher Bauweise.

In den Rechnern werden Grafik-Chips aus Grafikkarten von Personal Computern zur Beschleunigung von marktüblichen Mikroprozessoren verwendet. Somit erreichen sie Spitzengeschwindigkeiten bei geringem Energieverbrauch und bei relativ geringen Kosten. Mit dem Green-Cube werden jährlich mindestens 15.000 Tonnen CO2-Emissionen gegenüber konventionellen Supercomputern eingespart.

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