Mehr Rechenpower für den Mittelstand

Maßgeschneiderte Supercomputer stärken Unternehmen jeder Größe

| Autor / Redakteur: Jan Wender* / Ulrike Ostler

Die Atos-Tochter Bull forscht intensiv an neuen Komponenten für so genannte Exascale-Rechner, die mit mehr als einer Trillion Operationen pro Sekunde tausendmal leistungsfähiger sind als heutige Systeme.
Die Atos-Tochter Bull forscht intensiv an neuen Komponenten für so genannte Exascale-Rechner, die mit mehr als einer Trillion Operationen pro Sekunde tausendmal leistungsfähiger sind als heutige Systeme. (Bild: philippe stroppa)

In immer kürzerer Zeit bessere Ergebnisse liefern – dieses Mantra treibt jede Branche an. Komplexe Simulationen mit unzähligen Variablen und Echtzeit-Anwendungen erfordern schnelle, zuverlässige und hoch leistungsfähige Rechnersysteme. High-Performance Computing (HPC), früher großen Konzernen, Universitäten und Forschungsinstituten vorbehalten, findet Eingang in den Mittelstand.

Da im industriellen Bereich der Bedarf an schnelleren und präziseren Simulationen stetig wächst, steigen dementsprechend auch die Anforderungen an die Hochleistungsrechner. Die digitale Produktentwicklung, wie sie zunehmend in der Automobilindustrie, in der Raum- und Luftfahrt oder im Maschinenbau verwendet wird, ist dabei ein maßgeblicher Treiber.

Jan Wender, Teamleiter HPC Presales und Benchmarks bei Atos: „Die passenden HPC-Installationen erhöhen die Flexibilität von Unternehmen und helfen, sich im globalen Wettbewerb leichter zu behaupten.“
Jan Wender, Teamleiter HPC Presales und Benchmarks bei Atos: „Die passenden HPC-Installationen erhöhen die Flexibilität von Unternehmen und helfen, sich im globalen Wettbewerb leichter zu behaupten.“ (Bild: Atos)

Gerade zerstörende Material- und Produktanalysen oder Crash-Tests waren bisher an viel Kapital gebunden, denn die Herstellung der dafür benötigten Prototypen ist aufwändig und teuer. Daher setzen hier viele Unternehmen auf IT-gestützte Abläufe in den Konstruktions-, Entwicklungs- und Testphasen. Heute lassen sich diese notwendigen Testschritte wesentlich kostengünstiger am Rechner simulieren. Zudem gewinnen Unternehmen auf diesem Weg an Flexibilität und Innovationskraft, da sich eine Vielzahl von Varianten mit unterschiedlichen Prototypen am HPC-Rechner schnell und mit beliebigen Wiederholungen durchspielen lässt.

HPC ist auch für den Mittelstand bezahlbar

Für Konzerne oder größere mittelständische Unternehmen rechnet sich der Aufbau einer eigenen HPC-Infrastruktur, da sich die Kosten zügig amortisieren. Für kleinere oder mittelgroße Unternehmen dagegen scheint eine eigene HPC-Infrastruktur mit Blick auf die Kosten wenig interessant. Viele kleinere Unternehmen schrecken noch vor HPC zurück, weil sie die Kosten scheuen und ihnen entsprechendes Know-how rund um diese Technologie fehlt. Trotz der Vorteile von HPC – schnellere Berechnungen und höhere Sicherheit durch zentrale Datenhaltung – vertrauen sie lieber noch auf Workstations, mit denen sie jahrelang Erfahrung gesammelt haben.

Spezialisierte IT-Dienstleister können interessierten Mittelständlern eine Brücke zur Technologie der Zukunft bauen: Im besten Fall liefern sie maßgeschneiderte Pakete: die notwendige Hardware sowie die passenden IT-Dienstleistungen, Lösungen und Software für die effiziente Nutzung komplexer Rechnerumgebungen in Forschung, Entwicklung und Kalkulationen. Unter Umständen entfällt dadurch gar der Bedarf an eigenen IT-Experten.

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Sequana – der Exascale-Rechner von Bull Atos Technologies

Als Alternative zu Cloud- oder Remote-Diensten lässt sich die Hardware bei diesem Servicemodell auf Wunsch auch physikalisch beim Kunden installieren und vor Ort durch den IT-Dienstleister betreuen. Bei kleineren Installationen bewegen sich die nötigen Investitionen in einem Kostenrahmen von wenigen zehntausend Euro.

Die HPC-Installationen der Atos-Tochter Bull unterstützen Unternehmen aus allen Branchen, um Produkte schneller auf den Markt zu bringen oder hochkomplexe Simulationen und Modellierungen durchzuführen.
Die HPC-Installationen der Atos-Tochter Bull unterstützen Unternehmen aus allen Branchen, um Produkte schneller auf den Markt zu bringen oder hochkomplexe Simulationen und Modellierungen durchzuführen. (Bild: Atos)

Für Unternehmen hat dieser IT-Service den Vorteil, dass sie sich nicht um eine IT-Infrastruktur kümmern müssen, sondern sich vollständig auf ihr Kerngeschäft konzentrieren können. Die Dienstleister sorgen im Hintergrund für eine ausfallsichere, kostengünstige und effiziente Rechnerumgebung. Gerade im Bereich der Forschung und Entwicklung benötigen Unternehmen Systeme, mit denen sich die Bedürfnisse des Arbeitsalltags zuverlässig erfüllen lassen.

Das Feintuning von Hard- und Software

Die Rechnerleistung im industriellen Bereich ist vor allem dafür konzipiert, viele kleinere Aufgaben oder mehrere Alternativen derselben Fragestellung gleichzeitig zu erledigen. Der Kostenfaktor spielt dabei eine wesentliche Rolle, denn Unternehmen müssen Wert darauf legen, mit den preiswertesten Installationen das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.

Wie groß eine Installation sein muss, bestimmen letztendlich die Effizienzberechnungen sowie die Geschwindigkeitsbedürfnisse der Unternehmen. Bei der Hochrechnung dieser Leistungsanforderungen können erfahrene HPC-Anbieter durch valide Kalkulationen und Erfahrungswerte unterstützen.

Die Hardware der meisten Supercomputer basiert zu großen Teilen auf Standardkomponenten. Dennoch müssen sich HPC-Installationen an den unterschiedlichen, teilweise sehr komplexen Anwendungen orientieren. Dafür ist eine adäquate, skalierbare Hardware notwendig, die sich flexibel in eine Infrastruktur integrieren lässt (siehe: Kasten).

Was muss die Hardware leisten können?

Sie sollte ein breites Spektrum an Anwendungen verarbeiten können und mit allen weiteren Komponenten der vorhandenen Infrastruktur Hand in Hand gehen. Je intensiver HPC-Systeme auf gängigen Komponenten beruhen, desto leichter fallen die Integration sowie die Wartung und Pflege der Systeme.

Auch hinsichtlich der Software gilt es einiges zu beachten. Die Umstellung auf Hochleistungssysteme mit mehreren Cluster-Knoten und vielen Prozessorkernen verlangt, dass die Anwendungen eine Parallelverarbeitung und damit eine Verteilung der zu bewältigenden Aufgaben über viele gleichzeitig arbeitende Prozessoren unterstützen. Die gängige Standardsoftware ist meist durch die Hersteller vorkompiliert.

HPC-Installationen müssen sich an den unterschiedlichen, teilweise sehr komplexen Anwendungen orientieren, die spezielle Konfigurationen und Interconnect-Anordnungen erfordern. IT-Dienstleister wie Atos weisen Unternehmen den Weg.
HPC-Installationen müssen sich an den unterschiedlichen, teilweise sehr komplexen Anwendungen orientieren, die spezielle Konfigurationen und Interconnect-Anordnungen erfordern. IT-Dienstleister wie Atos weisen Unternehmen den Weg. (Bild: © gui yong nian - Fotolia)

Anwender haben daher nur wenige Möglichkeiten für ein individuelles „Tuning“ der Software, da sie nicht auf den Quellcode zugreifen können. Deshalb sind hier neben Expertenwissen auch entsprechende Tools gefragt, um die optimale Leistung aus HPC-Umgebungen herauszuholen.

Durch den stetig wachsenden Bedarf an komplexen Simulationen kommt dem High-Performance Computing eine immer wichtigere Rolle zu. Besonders in der Produktentwicklung sind IT-gestützte Abläufe nicht mehr wegzudenken. Für viele kleine und mittlere Unternehmen stellen jedoch die verhältnismäßig hohen Kosten für HPC-Installationen eine Herausforderung dar. Spezialisierte IT-Dienstleister bieten hier Unterstützung und ebnen dem Mittelstand den Weg zu leistungsfähigen HPC-Installationen. So können sich diese auf ihr Kerngeschäft konzentrieren und trotzdem von den Vorteilen der HPC-Technologie profitieren.

* Jan Wender ist Teamleiter HPC Presales und Benchmarks bei Atos.

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