Supercomputer Top500: Chinas Schnellster rechnet mit über 3 Millionen x86-Kernen

Xeon, Xeon Phi und ein bisschen Sparc - so lauten die Zutaten für den schnellsten Computer der Welt, wie aus der neuen Top500-Liste hervorgeht. Das System namens Tianhe-2 (TH-2) soll Ende 2013 an der chinesischen Universität für Militärtechnik (NUDT) in Guangzho fertiggestellt werden. Der Rechner ist aber schon so weit entwickelt, dass er den letzten Spitzenreiter, Titan, weit hinter sich lässt.

Tianhe-2 erreicht im Linpack-Benchmark unter der Linux-Variante Kylin laut der offiziellen Messungen 33,86 Petaflops, Titan kommt auf 17,59 Petaflops. Der chinesische Rechner, der noch nicht einmal voll ausgebaut ist, rechnet also fast doppelt so schnell wie der bisher schnellste Supercomputer. Wie viel Optimierungspotenzial noch in TH-2 steckt, zeigt ein Besuch des Linpack-Programmierers Jack Dongorra bei TH-2. Er begutachtete Ende Mai 2013 die Anlage und erstellte eine Dokumentation (PDF), bei der er nur 30,65 Petaflops messen konnte.

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Die aktuelle Top 10 der schnellsten Computer der Welt (Liste: top500.org, Screenshot: Golem.de)

Der chinesische Supercomputer ist der Nachfolger von Tianhe-1A, der im November 2010 mit 2,57 Petaflops der schnellste Rechner war. Wie sein Vorgänger arbeitet auch TH-2 mit GPUs, diese kommen aber nicht mehr von Nvidia - stattdessen stecken nun in jedem Node drei Xeon-Phi-Karten von Intel. Insgesamt besteht das System aus 3,12 Millionen x86-Kernen.

Dabei wird jeder Node von zwei Xeon-Prozessoren mit je 12 Kernen angetrieben, dem drei Xeon-Phi-Karten zur Seite stehen. Eine Besonderheit sind die sogenannten Frontend-Prozessoren, welche die chinesischen Wissenschaftler als FT-1500 auf Basis der Sparc-V9-Architektur entwickelt haben. Jeder davon hat 16 Kerne bei 1,8 GHz, die mit 65 Watt TDP rund 144 GFlops erreichen.

Bisher noch unbekannt war auch der Xeon, den TH-2 verwendet. Es handelt sich um den noch nicht von Intel angekündigten E5-2692 mit Ivy-Bridge-Architektur und 2,2 GHz. Die Compute-Nodes von TH-2 bilden 32.000 Xeon-Sockel und 48.000 Xeon-Phi-Karten. Bei Letzteren sind 57 der möglichen 64 x86-Kerne aktiviert.

Die Xeon-Phi dürften auch dafür verantwortlich sein, dass TH-2 nicht so energieeffizient läuft wie sein Konkurrent Titan, der mit Nvidias K20X-Karten arbeitet. Bei der Umrechnung auf Petaflops pro Megawatt kommt TH-2 auf einen Wert von 1,9, Titan erreicht 2,14. Die gesamte Leistungsaufnahme ohne Kühlung von TH-2 liegt bei 17,8 Megawatt. Auf Betriebstemperatur gehalten wird der neue Supercomputer durch eine herkömmliche Wasserkühlung; Heißwasser wie beim deutschen SuperMUC kommt nicht zum Einsatz.

Europa weiterhin nur Dritter

Dieser Rechner des Münchner LRZ kann sich, nachdem er im vergangenen Jahr offiziell den Betrieb aufnahm, nun auf Platz 9 der Top500 halten, er liegt damit noch vor dem Tianhe-1A. Schnellster europäischer Rechner ist weiterhin JuQueen am Forschungszentrum Jülich, er liegt auf Platz 7. Weltweit gesehen haben die USA mit 253 Einträgen in der Liste die meisten Supercomputer, Asien liegt mit 118 Systemen nur knapp vor Europa, wo 112 der schnellsten Rechner der Welt stehen.

Der Trend zu GPUs geht leicht zurück. Waren vor sechs Monaten noch 62 der Top500-Systeme mit solchen Bausteinen oder anderen Beschleunigern ausgestattet, sind es nun nur noch 53. Intel nimmt Nvidia dabei, wie in den Diagrammen der Top500 zu sehen ist, zunehmend Marktanteile ab. Auch bei den CPU-Herstellern ist Intel mit einem Anteil von über 80 Prozent weiterhin führend, den Rest teilen sich AMD mit den Opterons und IBM mit seinen Power-Prozessoren.