SuperMUC, der neue Rechner des Campus Garching
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Garchings neuer Rechner am Start:SuperMUC ist weltweit viertschnellster Rechner und Nummer 1 in Europa

„SuperMUC“, der neue Höchstleistungsrechner des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften mit mehr als 3 Petaflops Spitzen-Rechenleistung, belegt in der heute veröffentlichten TOP500-Liste der schnellsten Supercomputer Platz 4 weltweit und Platz 1 in Europa. Die Allzweckprozessoren des neuen Garchinger Rechners sind besonders vielseitig einsetzbar. Seine Warmwasserkühlung setzt neue Maßstäbe in der Energieeffizienz.

Der neue Höchstleistungsrechner des Forschungscampus Garching, SuperMUC, ist ein System X iDataPlex von IBM. Er verfügt über insgesamt mehr als 155.000 Rechenkerne, die eine Spitzenrechenleistung von etwas mehr als drei Petaflops erbringen – das sind drei Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde oder eine 3 mit 15 Nullen. Mehr als 330 Terabyte Hauptspeicher stehen für die zu verarbeitenden Daten zur Verfügung, die über ein nicht-blockierendes InfiniBand-Netzwerk mit Fat Tree-Topologie kommuniziert werden können. Darüber hinaus können bis zu 10 Petabyte Daten in einem parallelen GPFS-Dateisystem von IBM zwischengespeichert werden. Für die dauerhafte Speicherung der Benutzerdaten wie Programmquellen, Eingabedatensätze usw. steht eine Storage-Lösung von NetApp mit einer Kapazität von 4 Petabyte zur Verfügung, das sich durch hohe Zuverlässigkeit auszeichnet. Zusätzlich stehen für die langfristige Archivierung von Daten des SuperMUC 16,5 Petabyte Archivkapazität auf Bandsystemen zur Verfügung.

SuperMUC ist ein Beitrag des Gauss Centre for Supercomputing, des Zusammenschlusses der drei größten deutschen wissenschaftlichen Rechenzentren JSC Jülich, HLRS Stuttgart und LRZ Garching bei München, zur deutschen und europäischen High Performance Computing-Infrastruktur „PRACE – Partnership for Advanced Computing in Europe“. An PRACE sind 24 Mitglieder aus der EU und assoziierten Staaten beteiligt. PRACE koordiniert die Begutachtung und Vergabe von Rechenzeitkontingenten im Wert von mehreren Millionen Euro an europäische Wissenschaftler und fördert die Ausbildung innerhalb der PRACE Advanced Training Centres. Auch hierbei spielt das LRZ eine hervorragende Rolle.

Sowohl SuperMUC als auch die notwendige Erweiterung der Gebäude des LRZ einschließlich eines neuen Visualisierungszentrums finanzierten Bund und Freistaat Bayern jeweils zur Hälfte. Die Personalkosten für den Betrieb trägt der Freistaat Bayern allein. Begleitprojekte werden u.a. aus Mitteln der EU, des BMBF sowie von anderen Drittmittelgebern finanziert.

SuperMUC zeichnet sich wie auch seine Vorläufer am LRZ dadurch aus, dass er besonders vielseitig einsetzbar ist. Wie bisher kommen viele Projekte aus der Physik und Strömungsmechanik, aber in den letzten Jahren konnten gerade am LRZ immer mehr Wissenschaftsdisziplinen durch Simulationen am Höchstleistungsrechner große Fortschritte bei der Beantwortung schwieriger Fragen erreichen. So haben Geophysiker der LMU München ihr Modell der Bewegungen im Erdinneren für den SuperMUC angepasst. Das Modell ist inzwischen der internationale Standard für die Simulationen anderer Forschergruppen. Andere Wissenschaftler untersuchen z.B. detailliert den Fluss des Blutes in gesunden und erkrankten Blutgefäßen oder der Luft in der Lunge.

Der Energieverbrauch des neuen Rechners stellte alle Beteiligten vor große finanzielle und technische Herausforderungen. SuperMUC braucht deutlich weniger Energie als vergleichbare Rechner. Dieser große Fortschritt im energieeffizienten Supercomputing konnte nur erreicht werden, weil die Prozessoren und der Hauptspeicher direkt mit warmem Wasser gekühlt werden und keine zusätzlichen Kühlwerke nötig sind. Diese Warmwasserkühlung wurde eigens von IBM entwickelt und im SuperMUC erstmals in großtechnischem Maßstab eingesetzt. Darüber hinaus bieten die verwendeten Intel-Prozessoren und die vom LRZ eingesetzte Systemsoftware weitere Möglichkeiten, Energie einzusparen. Durch alle diese Maßnahmen wurde der Gesamtenergieverbrauch drastisch gesenkt und ein wesentlicher Beitrag zum Klimaschutz geleistet.

„SuperMUC ist besonders anwendungsfreundlich, weil er aus Prozessoren mit Standard-Befehlssatz aufgebaut ist, wie man ihn auch von Laptops, PCs und Servern kennt. Dadurch ist die Übertragung der Programme viel besser möglich als bei vielen anderen der TOP500-Systeme, die nur unter Verwendung spezieller Akzeleratoren eine hohe Leistung erreichen können, aber für die Mehrzahl von Anwendungen kaum verwendbar sind“, erläutert Prof. Dr. Arndt Bode, Leiter des LRZ und Inhaber des Lehrstuhls für Rechnertechnik und Rechnerorganisation der Technischen Universität München.

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