Supercomputer: Münchner SuperMUC bekommt Nachfolger mit über 100 Petaflops

"Einige Hundert Petaflops" soll der Nachfolger des 2011 eingeweihten SuperMUC erreichen. Dies sagte der Leiter des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) und Professor für Rechnertechnik und Rechnerorganisation an der Technischen Universität München, Arndt Bode, am 24. Juni 2013 vor Journalisten im Garchinger Forschungszentrum.

Etwa im Jahr 2016 oder 2017 soll der neue Supercomputer fertig sein. Er löst dann SuperMUC ab, der derzeit auf Platz 9 der schnellsten Rechner der Welt steht. Mit einer theoretischen Rechenleistung von rund 3,2 Petaflops erreicht er aber nur ein Zehntel der Leistung des chinesischen Tianhe-2, der derzeit die schnellste Maschine ist.

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Blick über einen Teil von SuperMUC - rechts hinter der Plane... (Fotos: Nico Ernst/Golem.de)

Um sich in den Top 10 der zivil genutzten Supercomputer halten zu können, wird der Münchner Rechner derzeit erweitert. 48 neue Racks, wie bisher von IBM geliefert, sollen zu den schon vorhandenen 155.656 x86-Kernen weitere 74.304 hinzufügen. Zum Einsatz kommen vor allem Xeon-Prozessoren von Intel, aber auch eine kleine Anzahl an Xeon-Phi-Beschleunigern, wie Bode erklärte.

Dass solche Beschleuniger, vor allem reine GPUs, bei den schnellsten Supercomputern wie dem Tianhe-2 auf dem Vormarsch sind, erkannte auch der Leiter des LRZ an, aber: "Die Listen vergleichen dort Formel-1-Rennwagen mit einem Omnibus". Bode zufolge ist SuperMUC eher der Omnibus, da auf dem bisher rein x86-basierten Rechner auch alter Code läuft, der zunehmend parallelisiert wird. GPU-Supercomputer ließen sich, so Bode weiter, weniger flexibel einsetzen, und der Aufwand für die Programmierung sei höher.

Rund 34 Millionen Euro kostet die Aufrüstung von SuperMUC, die zu gleichen Teilen vom Land Bayern und der Bundesrepublik getragen wird. Dafür haben die Bauarbeiten bereits begonnen, wie Golem.de bei einem Besuch der Rechenanlage sehen konnte. Während der Rechner weiterläuft, wird in einem früheren Nebenraum, durch eine Plane abgetrennt, derzeit vor allem die Warmwasserkühlung für die neuen Racks eingebaut.

Dabei ist das Konzept dasselbe wie beim ersten Teil des Rechners: Im Boden verläuft die Wasserkühlung, über den Racks wird die Verkabelung geführt. SuperMUC befindet sich auch wegen der Kühlung im obersten Stock des Gebäudes, denn die Wärmetauscher, welche die Umgebungsluft zur Abfuhr nutzen, stehen auf dem Dach.

Das hat sich bewährt, wie die Betreiber auch in der Woche vor der aktuellen Veranstaltung feststellen konnten. Dabei gab es die bisher heißesten Tage des Jahres 2013, in Garching - einem Vorort von München - wurden 36 Grad im Schatten gemessen. Das gekühlte Wasser erreichte dabei im Zulauf nur 38 Grad. Die Spezifikationen von IBM lassen einen zuverlässigen Betrieb auch noch bei 45 Grad Zulauftemperatur zu. Nur 10 bis 15 Prozent des gesamten Energieaufwandes der Anlage sind für die Kühlung nötig, was den Rechner zu einem der effizientesten Supercomputer macht.

Astrophysik und Bioinformatik

Genutzt wird SuperMUC laut Bode nur für die zivile Wissenschaft, wobei bei der Auswahl der Projekte eine spätere Veröffentlichung der Ergebnisse angestrebt wird. Von November 2012 bis zum Februar 2013 hatte dabei die Astrophysik mit 24 Prozent Auslastung den größten Anteil, darauf folgte Strömungsdynamik mit 20 Prozent. Besonders stark wächst laut LRZ die Biologie, die schon 8 Prozent der Rechenzeit belegte.

Auch besonders große Projekte, die viele Kerne auslasten können, belegen den Rechner nicht komplett. Nur rund ein Viertel der Cores wird zu einem gegebenen Zeitpunkt von einer Aufgabe belegt, so dass auch mit Reserven für andere Tasks zwei Großprojekte parallel laufen können. Schon nach knapp einem Jahr Regelbetrieb zeigt sich aber, dass die Aufgaben stärker parallelisiert werden, so dass sie immer mehr Kerne belegen. Auch, um diesen Lerneffekt bei den Programmierern zu fördern, wird SuperMUC nun ausgebaut.

Auf welcher Architektur und mit welchen anderen Basistechnologien der Nachfolger von SuperMUC aufsetzen soll, weiß auch Arndt Bode noch nicht so genau. Er rechnete aber vor, dass ein Exaflops-Supercomputer, also eine Maschine mit mehr als 1.000 Petaflops, jährliche Energiekosten von rund einer Milliarde Euro verursachen würde. "Das kann niemand mehr bezahlen", sagte Bode.