22. International Supercomputing Conference Dresden

Wettrennen im Tera-FLOPS-Bereich – x86 marschiert auf breiter Front

05.07.2007 | Autor / Redakteur: Holm Landrock / Andreas Donner

Sun-Mitbegründer Andreas von Bechtholsheim (Bildmitte) präsentiert den neuen Infiniband-Switch mit 3456 Ports.
Sun-Mitbegründer Andreas von Bechtholsheim (Bildmitte) präsentiert den neuen Infiniband-Switch mit 3456 Ports.

„Gestern noch ein Supercomputer, heute ein Desktop und morgen schon ein Handheld ...“, so fasste ein Besucher den Trend in der Top-500-Liste der Supercomputer zusammen. Tatsächlich befinden sich nur noch wenige Vektorrechner und wenige Prozessoren, die für eine spezifische Aufgabe entworfen worden sind, in der Liste, die halbjährlich von der Universität Mannheim und der Prometeus GmbH von Prof. Dr. Hans Meuer herausgegeben wird.

Die ISC – International Supercomputing Conference – hat sich zu einem Top-Event für Hochleistungssysteme entwickelt. Neben der Supercomputing, die im Herbst in Reno/USA, stattfinden wird, ist sie die zweitgrößte Supercomputing-Show in der Welt. Auf der ISC 2007 (26. bis 29. Juni 2007 in Dresden) konnten die Veranstalter erstmals mehr als 1.100 Registrierungen buchen. Zudem war das neue Congress Centrum Dresden mit 85 Ausstellern aus 45 Ländern sehr gut ausgelastet.

Höhepunkt der ISC ist traditionell die Bekanntgabe der aktuellen Top-500-Liste der Supercomputing-Sites in der Welt. „Supercomputer“, so erklärte Prof. Erich Strohmeier vom US-amerikanischen Lawrence Berkeley National Labortatory den Trend: „entwickeln sich so schnell, dass wir etwa 2015 Computersysteme mit TeraFLOPS-Leistung als Laptops mit uns herumtragen werden.“

Wichtige Veränderungen in der 29. Top-500-Liste

Die Nummer 1, der BlueGene-Supercomputer in den USA blieb unangetastet an der Spitze und liefert im Linpack-Benchmarktest eine Leistung von 280,6 TeraFLOPS. Zwei neue BlueGene-Systeme sind in die Top-10 aufgestiegen. Bei beiden handelt es sich um akademische Systeme, die in New York installiert sind. Die neue Nr. 8 kommt von Dell, läuft am NCSA in Illinois und liefert 62,68 TeraFLOPS.

Nicht zuletzt aufgrund dieser neuen Systeme musste der beste europäische Supercomputer, vor einem halben Jahr noch auf Platz 5 gelistet, nach hinten rücken. Der 62,63 TeraFLOPS starke Rechner in Barcelona hält nun Platz 9. Dafür ist mit dem neuen Leibnitz-Rechenzentrum in Garching eine deutsche Installation in die Top-10 aufgestiegen. Die 9.728 Compute-Cores und die 38912 GByte RAM der Altix 4700 Systeme von SGI leisten 56,52 TeraFLOPS. Interessant ist auch, dass Japan – vor wenigen Jahren fand sich dort soviel Supercomputing-Leistung wie in allen europäischen Ländern zusammen – erst auf Platz 14 mit einem System zu finden ist.

Alle Systeme in der Top-500-Liste der Supercomputer zusammen verkörpern eine Rechenleistung von 6.267 TeraFLOPS, also rund 6,2 PetaFLOPS.

Anhaltender Trend

Der Trend, Supercomputer aus Standardkomponenten aufzubauen, hält an. Das hat auch dazu geführt, dass mehr als die Hälfte der Supercomputer (284 Systeme) in der Liste ausgetauscht oder aktualisiert wurden. 41 Prozent der Systeme arbeiten mit Xeon-51xx-Prozessoren (Woodcrest), weitere 18 Prozent mit Opteron-Doppelkern-CPUs. EPIC- und RISC-Prozessoren kommen nur noch auf die Ränge 3 bis 5 (PowerPC: 6,8 Prozent, Itanium 2: 5,0 Prozent, Power5+: 4 Prozent).

Das bedeutet, das HPC-Cluster (High-Performance-Computing) schon jetzt immer erschwinglicher werden. Die Industrie setzt ganz bewusst auf Standard-Komponenten. Hier spielen vor allem die immensen Entwicklungskosten eine Rolle, die eigene HPC-Architekturen mit sich bringen. Kaum ein Hersteller mag sich das noch leisten. Damit werden die Systeme – und deren Anbieter – allerdings auch austauschbar.

Interconnects gewinnen an Bedeutung

Umso wichtiger wird es, innerhalb der Systeme die Geschwindigkeit zu erhöhen. Da die Systemhersteller hier in Bezug auf Prozessorleistung und -taktfrequenz an ihre Lieferanten gebunden sind, kommen die Interconnects zwischen den CPU-Knoten ins Spiel.

Dabei ist Infiniband neben 10-GbE (10-Gigabit/s-Ethernet) stark auf dem Vormarsch. Beide sind weiterhin dabei, klassische Lösungen wie Myrinet oder Quadrics wertvolle Marktanteile abzunehmen. Infiniband bietet inzwischen bei einem Durchsatz von 1,5 GByte/s schon Latenzzeiten von weniger als 4 Mikrosekunden (optimale Konfiguration erreichen 2 bis 3 Mikrosekunden Latenzzeit) und ist damit oft schon schneller als die Konkurrenz. 10-GbE kann vor allem mit der Standardverkabelung punkten.

Aber auch bei den Interconnects werden die Lücken kleiner. Noch ist 10-GbE für eine vergleichbare Installation mit Infiniband zu teuer. Aber vor allem Quadrics und Infiniband nähern sich in puncto Leistung an, sodass hier bald nur noch der Preis ausschlaggebend für eine Konfiguration sein wird. Dabei wird Infiniband mittelfristig im Preis stabil bleiben, aber durch höhere Leistungen gegenüber der Konkurrenz ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis erreichen.

Ein Handicap für 10-GbE und Quadrics ist außerdem Anzahl der Ports in den Switches. Experten rechnen damit, dass sich 10-GbE mit der Verwendbarkeit von CAT7-Kabeln an die Performance von Infiniband annähert, sehen jedoch immer noch große Differenz bei der Reichweite. Mit den derzeitigen CX4-Konnektoren beträgt diese bei 10-GbE nur 15 Meter.

Sun bringt 0,5-PetaFLOPS-Computer

Was mit dem Infiniband-Interconnect heute schon machbar ist, zeigte Sun-Mitbegründer und Supercomputing-Pionier Andreas von Bechtholsheim zum Auftakt der ISC‘2007. Vor Journalisten und Fachbesuchern enthüllte er einen neuen Infiniband-Switch mit 3.456 Ports, den Sun zusammen mit Mellanox und dem Texas Advanced Computing Center (TACC) der Universität von Texas entwickelt hat.

Im Herbst dieses Jahres will Sun mit zwei solchen Switches (für eine ähnliche Konfiguration wären etwa 12.000 Kabelverbindungen erforderlich) und 80 voll ausgestatteten Constellation-Rack-Systemen einen Supercomputer im Bereich von 0,5 PetaFLOPS zusammenbauen. Gelingt dies, läge Sun weit vor den Erwartungen der im April von der Europäischen Union gestarteten Regierungs-Initiative für das PetaFLOP-Computing. Dort werden experimentelle Computersysteme mit einer Leistung von mindestens 1,0 PetaFLOPS frühestens 2009/2010 erwartet.

PetaFLOPS-Computer können die Dauer einer technischen Berechnung von 1 Woche auf einen Zeitraum von wenigen Stunden verkürzen und werden von Forschung und Industrie dringend herbeigesehnt.

Die 23. Inernational Supercomputing Conference vom 17. bis zum 20. Juni 2008 wird wieder in Dresden stattfinden.

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