Bald zu haben: Fujitsu Primehpc FX 10 Supercomputer

Supercomputer mit einer Standalone-Leistung von 23,2 PFLOPS

09.11.2011 | Redakteur: Ulrike Ostler

Die Software-Ausstattung des Fujitsu-Supercomputers „Primehpc FX 10“; Bild: Fujitsu
Die Software-Ausstattung des Fujitsu-Supercomputers „Primehpc FX 10“; Bild: Fujitsu

Der Fujitsu-Supercomputer „Primehpc FX 10“ besitzt eine theoretische Rechenleistung von 23,2 Petaflops (PFLOPS) und ist im Januar 2012 weltweit verfügbar. Das System, von dem der Hersteller in den kommenden drei Jahren 50 Stück verkaufen will, setzt auf einer Technik auf, die bereits im „K Computer“ eingesetzt wird. Dieser belegte im Juni 2011 den ersten Platz unter den schnellsten Computersystemen.

Nach Angaben von Fujitsu hat der Hersteller alle Komponenten des Supercomputers – vom Prozessor bis zur Middleware – selbst entwickelt. Das System kann je nach Kundenanforderungen derzeit bis auf eine Konfiguration mit 98.304 Knoten in 1.024 Racks skaliert werden, die 6 Petabytes an Speicher und eine Peak-Rechenleistung von 23,2 PFLOPS erreicht. Das entspricht etwa 1 Billiarde (1015) Gleitkomma-Operationen pro Sekunde.

Mit dem neuen Supercomputer sollen sich verschiedenartigste Herausforderungen meistern lassen. Einsatz-Szenarien des Computers schließen die Entwicklung neuer Medikamente, die Verhütung von Katastrophen, die Abschwächung derer Auswirkungen sowie andere Bereiche ein, die zu einer sicheren und prosperierenden Zukunft beitragen. Ebenso unterstützt der Supercomputer in der Forschung und Entwicklung die Herstellung völlig neuartiger Materialien, ohne dass die Arbeit mit Prototypen notwendig wird.

Mit dem weltweit angebotenen Supercomputer unterstützt und beschleunigt Fujitsu die akademische Forschung und die Entwicklung neuer Produkte, insbesondere durch Simulationen.

Super in jeder Hinsicht

Diese spielen bereits in zahlreichen Bereichen eine wichtige Rolle, von der Grundlagenforschung in Universitäten und Forschungseinrichtungen bis hin zur Produktentwicklung. Darüber hinaus leisten solche Simulationen auch in der pharmazeutischen und medizinischen Forschung, bei der Analyse von Erdbeben und Wetterphänomenen sowie bei der Erschließung neuer Energiequellen wertvolle Dienste.

Folgerichtig müssen Supercomputer, auf denen solche Simulationen durchgeführt werden, ihre Leistung und Skalierbarkeit kontinuierlich verbessern, schlussfolgert Fujitsu. Insbesondere im High-end-Supercomputing ist eine Leistung im Petaflop-Bereich erforderlich.

Der Supercomputer Primehpc FX10 ist kompatibel mit dem K Computer. Somit eignet sich das System auch für die Entwicklung von Software, die auf dem K Computer zum Einsatz kommen soll.

Diesen hatten die japanischen Unternehmen Riken und Fujitsu gemeinsam im Rahmen der High-Performance Computing Infrastructure (HPCI)-Initiative des japanischen Ministeriums für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (MEXT) entwickelt.

In der Liste der 500 schnellsten Computersysteme belegte der K Computer mit 8,162 Petaflops den ersten Platz. Die Topp 500 wurde am 20. Juni 2011 zum 37. Mal veröffentlich.

Die Ausstattung des Superrechners mit Sparc-Prozessoren

Ausgestattet ist der neue Fujitsu-Superrechner mit „Sparc 64 IXfx“-Prozessoren, einer Weiterentwicklung des auch im K Computer verwendeten „Sparc 64 VIIIfx“-Prozessors. Jeder der verwendeten Prozessoren verfügt über 16 Kerne.

Dank der verwendeten Wasserkühlung und eines Designs, das auf Rechenleistung und Energie-Effizienz optimiert ist, erreicht ein Rechenknoten mit 236,5 Gigaflops eine Standalone-Leistung der Spitzenklasse sowie eine Leistung je Watt von über 2 Gigaflops.

Gegenüber den Vorgängermodellen verfügt Primehpc FX10 eine höhere Bandbreite des Arbeitsspeichers. Dazu kommt ein hochskalierbares Verbindungsnetzwerk („Tofu“) mit zehn Verbindungslinks pro Knoten, von denen jeder eine Leistung von 5 GB/s x 2 (bi-direktional) besitzt. Ebenso integriert er die Fujitsu-eigene „Technical Computing HPC-Middleware Suite“, die über optimierte Compiler und Libraries zur Performance-Optimierung paralleler Anwendungen verfügt.

Die Parallisierung

Die so genannte „Simpact“-Technik von Fujitsu unterstützt darüber hinaus effizient die Entwicklung und Programmierung paralleler Anwendungen auf Basis eines hybriden Programmiermodells, das Thread-Programmierung mit Message Passing kombiniert.

Bei „Thread Parallelization“ handelt es sich um eine Parallelisierungs-Methode, bei der ein Prozess in zahlreiche Threads herunter gebrochen wird. Die automatisierten Parallelisierungsfunktionen des Compilers können für die Durchführung von mehreren Prozessor-Cores innerhalb eines Prozessors genutzt werden.

Beim „Message Passing Interface Parallelization“ indes geht es um eine Parallelisierungsmethode, die eine Library namens Message Passing Interface (MPI) nutzt, um ein Programm in zahlreiche Prozesse zu unterteilen. Sie ermöglicht die Anwendung der Parallelisierung innerhalb von und zwischen Knoten.

Die Hochverfügbarkeit

Für eine hohe Verfügbarkeit sorgen insbesondere dieselben in die Prozessoren eingebauten RAS-Funktionen, die auch in Mainframes Anwendung finden. Dazu komme die „Tofu” Interconnect-Architektur, die auf einer flexiblen 6-dimensionalen Mesh/Torus-Architektur basieren. Auch das in der FX10-Middleware verankerte System-Management sowie die dort hinterlegten Funktionen für das Management der einzelnen Systemkomponenten wirken positiv auf die Verfügbarkeit ein.

Schließlich unterstützt das Parallel File System „FEFS“, mit dessen Hilfe paralleles I/O in Anwendungen auf bis zu 100.000 Knoten skaliert werden kann, eine effiziente Nutzung und Leistung des Supercomputers.

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