Deutscher Supercomputer ist Energiespar-Weltmeister

Frankfurt/New
Orleans � Der neue Supercomputer �L-CSC� des Darmstädter GSI
Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung hat im weltweiten Vergleich
der energiesparendsten Hochleistungscomputer den Weltmeistertitel
errungen. Auf Anhieb erreichte der neue Höchstleistungsrechner Platz
eins auf der am Donnerstag in New Orleans veröffentlichten Rangliste
�Green500�, die weltweit die Energieeffizienz der schnellsten
Supercomputer vergleicht. Mit einer Rechenleistung von 5,27 Milliarden
Rechenoperationen pro Sekunde je Watt hat �L-CSC� zugleich einen neuen
Weltrekord für Energieeffizienz bei Supercomputern aufgestellt. Platz
zwei und drei der neuen Rangliste erreichten zwei japanische
 Höchstleistungsrechner (Suiren, Tsukuba und Tsubame-KFC, Tokio).

�L-CSC�
wurde am Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) und der
Goethe-Universität entwickelt und wird bei der GSI, die ihn finanzierte,
für Simulationen und Berechnungen in der physikalischen
Grundlagenforschung eingesetzt. Er dient vor allem auch zur Vorbereitung
von Experimenten am großen internationalen Beschleunigerzentrum FAIR
(Facility for Antiproton and Ion Research), das gegenwärtig in Darmstadt
entsteht. Der superschnelle und energiesparende Computer wurde von dem
Frankfurter Computerwissenschaftler Prof. Volker Lindenstruth und seinem
Team entwickelt, der vor allem eine effiziente Kühlung und
handelsübliche Grafikkarten zur Beschleunigung einsetzt, um
Energieverbrauch und Investitionskosten der Supercomputer zu reduzieren.

Mit
dem Weltmeistertitel für �L-CSC� haben die Forscher des FIAS bereits
den dritten Erfolg innerhalb von vier Jahren auf der weltweiten Hitliste
der Öko-Supercomputer gelandet: 2010 kam der am FIAS entwickelte
Supercomputer �LOEWE-CSC� der Goethe-Universität Frankfurt als
umweltfreundlichster Großcomputer Europas auf Rang acht, zwei Jahre
später erreichte der in Frankfurt und Darmstadt entwickelte
saudi-arabische Rechner �SANAM� den zweiten Rang bei den �Green500�. Der
Weltrekord krönt diese Serie. Die Rangliste bewertet, wieviele
Rechenoperationen pro Sekunde ein auf Geschwindigkeit getrimmter
Höchstleistungsrechner mit einem Watt elektrischer Leistung erreicht.

�L-CSC�
befindet sich noch im Aufbau. Gegenwärtig sind 56 von insgesamt 160
Servern installiert. Schon damit gehört der Rechner in Darmstadt zu den
schnellsten Computern der Welt. Auf der � allein an Geschwindigkeit
orientierten � weltweiten Rangliste �Top500� belegt er gegenwärtig mit
316,7 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde � etwa dreitausend Mal
schneller als ein normaler Büro-PC ­� Rang 168. Nach der Fertigstellung
in den nächsten Wochen wird er noch drei Mal schneller rechnen.

�L-CSC�
ist eine Weiterentwicklung der Supercomputer �LOEWE-CSC� und �SANAM�,
und setzt noch stärker als seine Vorgänger auf die Rechenleistung von
Grafikkarten. Seinen Namen hat er in Anlehnung an den Vorgänger
bekommen. �L-CSC� rechnet jedoch deutlich schneller als der vier Jahre
alte Vorgänger �LOEWE-CSC� und erzielt mit der gleichen Menge Energie
die mehr als siebenfache Rechenleistung.  Erreicht wurde dies durch die
Verwendung von mehr optimierten Hochgeschwindigkeits-Grafikchips und
durch verbesserte, am FIAS entwickelte Software.

Die
Investitionskosten für �L-CSC� betragen rund zwei Millionen Euro.
Energieeinsparung ist bei Supercomputern nicht allein eine Frage des
Umweltschutzes, sondern auch der Stromrechnung: �L-CSC� läuft  daher mit
deutlich geringeren Betriebskosten als weniger energieeffiziente
Supercomputer gleicher Geschwindigkeit.

Der
Entwickler des �L-CSC�, Vorstandsvorsitzende des FIAS, Leiter der IT
der GSI und Professor für die Architektur von Hochleistungsrechnern an
der Goethe-Universität Frankfurt, Volker Lindenstruth, sieht in dem
Spitzenplatz seines Höchstleistungscomputers eine Bestätigung für die
jahrelangen Bemühungen um Energieeffiziens: �Supercomputer sind für die
Forschung heute als Werkzeug unentbehrlich. Es geht um
Höchstgeschwindigkeit beim wissenschaftlichen Rechnen, es geht aber auch
darum, alle zur Verfügung stehenden Ressourcen so gut es geht zu
nutzen, die Energie ebenso wie die finanziellen Mittel, die Hardware,
die Software und die Kreativität des Teams. Wir leisten damit auch einen
Beitrag, damit Supercomputer verstärkt in der Wirtschaft genutzt werden
können, denn auch die Gesellschaft braucht immer mehr Rechenleistung,
sei es für technische Entwicklungen, für Big Data-Anwendungen, für
Cloud-Computing oder anderes.�

Technisch
gesehen ist �L-CSC� ein Computer-Cluster, ein Verbund von miteinander
vernetzten Rechnern. Der Supercomputer ist für generelle
wissenschaftliche Anwendungen geeignet, wurde jedoch für
�Lattice-QCD�-Berechnungen optimiert, um die Quantenchromodynamik (QCD) 
zu simulieren. Quantenchromodynamik ist die physikalische Theorie der
starken Wechselwirkungen, einer der vier fundamentalen Kräfte der Natur.
Der eingesetzte, auf Grafikchips (GPUs) aufbauende
Lattice-QCD-Algorithmus wurde maßgeblich am FIAS entwickelt. Der Rechner
soll im Endausbau aus insgesamt 160 Servern (ASUS ESC4000 G2S/FDR)
bestehen, mit 1.600 Rechenkernen, von denen jeder zwei
Intel-Ivy-Bridge-Prozessoren und vier AMD FirePro Grafikkarten enthält.
Jeder Server hat einen Arbeitsspeicher von 256 GigaByte. Verbunden sind
die Server über ein Infiniband FDR-Netzwerk. Theoretisch stellt �L-CSC�
in dieser Konfiguration sogar eine Spitzenrechenleistung von 1,7
PetaFlops in doppelter Genauigkeit bereit, also 1,7 Billiarden
Fließkommaoperationen pro Sekunde. Damit ist er der viertschnellste
Supercomputer in Deutschland.

Der
Lieferant der Grafikkarten von �L-CSC�, der Grafikkartenherstellers AMD
nahm ebenfalls zu der weltweiten Rangliste �Green500� Stellung: �Wir
sind stolz, durch die Spitzenposition bei den �Green500� als weltweit
führender Hersteller von energieeffizienten, durch Grafikprozessoren
beschleunigten Computern bestätigt zu werden�, meinte David Cummings,
General Manager und Senior Director für professionelle Grafik bei AMD. 
�Diese einzigartige Position wird nur erreicht durch unsere beständige
Innovationkultur an der Front der Entwicklung von Computern, Prozessoren
und Systemarchitektur.�

�ASUS
ist stolz auf die Zusammenarbeit mit AMD für den Supercomputer am
GSI-Forschungszentrum zum Erreichen des ersten Platzes in der
Green500-Liste,� sagte Tom Lin, General Mangager von ASUS Server BU.
�ASUS ist sehr stark im Gebiet der Hochleistungsrechner engagiert,
genauso wie AMD bei den schnellsten GPU Lösungen.�

Das
Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) ist eine
überdisziplinäre Forschungsinstitution zur theoretischen Erforschung von
komplexen Strukturen in der Natur, die von der Goethe-Universität
Frankfurt gegründet wurde und von öffentlichen Geldgebern, Stiftungen
und Privatpersonen finanziert wird. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen
neben der Informatik Grundlagenforschung in Biowissenschaften,
Hirnforschung, Chemie und Physik.

Das
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt
betreibt eine der weltweit führenden Teilchenbeschleunigeranlagen für
die Forschung. Etwa 1.100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind bei GSI
beschäftigt. Dazu kommen jährlich rund 1.000 Forscher aus Universitäten
und anderen Forschungslaboren weltweit, um die Anlage für Experimente zu
nutzen. GSI ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten
deutschen Wissenschaftsorganisation. Derzeit ensteht in unmittelbarer
Nachbarschaft der GSI das internationale Beschleunigerzentrum FAIR
(Facility for Antiproton and Ion Research), ein Forschungszentrum mit
optimalen Voraussetzungen für künftige Ionen- und Antimaterieforschung.