Trends 2013 im Supercomputing

Hochleistungsrechnen mit Blick auf Energie-Effizienz

| Autor / Redakteur: Michael Matzer / Ulrike Ostler

Power-Engpass #1: Energie

IBM hat im Forschungszentrum Jülich mit JuQueen den schnellsten Rechner Europas installiert.
IBM hat im Forschungszentrum Jülich mit JuQueen den schnellsten Rechner Europas installiert. (Bild: FZ Jülich)

Im Tianhe-2 setzen die Chinesen des NUDT-Teams neben den Intel-CPUs aber auch zusätzliche Grafikprozessoren (GPUs) ein, haben eine eigene Linux-Variante entwickelt und steuern die 3,12 Millionen Rechenkerne mit selbstentwickelter Verarbeitung-Software. Grafikprozessoren, etwa von Nvidia, sind eine Methode, um den Energiehunger der Prozessoren zu dämpfen.

Die Faustregel gilt: „Für jedes Petaflop wird etwa ein Megawatt Energie benötigt“, erläutert Klaus Gottschalk. Tianhe-2 verschlingt beispielsweise schlappe 17,8 Megawatt. Um also die nächste Rechnergeneration mit der tausendfachen Leistung, einem Exaflop, zu betreiben, wird etwa ein Gigawatt (GW) benötigt, was mithin also ein recht stattliches Kraftwerk erfordert.

Der Einsatz von GPUs

Energie-Effizienz ist der Grund, warum ein Großteil der Rechnerprojekte, die auf der ISC zu sehen waren, stromsparende Prozessoren wie GPUs, ARM-Chips und selbst DSPs (Digital Signal Processor) miteinander kombinieren und dabei zu recht respektablen Ergebnissen kommen, so etwa in Titan, in dem Kepler-GPUs von Nvidia zu finden sind (die Nr. 2 der Top 500).

In der Rangliste "Green 500" der energie-effizientesten Top-Rechner liefert die Nummer 1, die aus Italien kommt, immerhin 3,21 Gigaflops pro Watt, also 3,21 Petaflops pro Megawatt. Der Hersteller Ncore stellte mit „Brown Dwarf Y-Class“ einen DSP- und ARM-basierten Superrechner vor, der für seine 144 Rechenknoten (je 4 ARM und 24 DSPs), die 70 Teraflops leisten, nur 10 Kilowatt verbraucht.

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