„JUQUEEN ist ein hochparalleler und energieeffizienter Supercomputer“

By | 18. Dezember 2013

Dr. Norbert Attig vomm Jülich Supercomputer CentreWer SuperMUC sagt, muss auch JUQUEEN sagen! Daher haben wir nach Prof. Dr. Arndt Bode vom LRZ Garching auch mit Dr. Norbert Attig vom Jülich Supercomputing Centre ein Interview geführt, in dem er uns seine Sicht der Dinge zum IBM Blue Gene/Q Supercomputer schildert, der im Forschungszentrum Jülich steht und der sich derzeit unter den Top 10 der schnellsten 500 Supercomputer der Welt befindet. Dabei erfahren wir eine Menge darüber, wer JUQUEEN einsetzt, warum sich ein IBM-Logo auf dem Rechner befindet und wohin es in Sachen Supercomputing im nächsten Jahr geht.

Herr Attig, wer nutzt JUQUEEN hauptsächlich?

Norbert Attig: JUQUEEN kommt immer dann zum Einsatz, wenn Wissenschaftler aus Deutschland und anderen europäischen Staaten computergestützte Grundlagenforschung betreiben und die hierfür erforderlichen Rechenkapazitäten bei uns nutzen wollen. Dabei handelt es sich häufig um Anwendungen aus den Bereichen Physik, Chemie und Biologie. Zunehmend wird JUQUEEN auch für Anwendungswissenschaften und das Bewältigen der „Grand Challenge“-Probleme eingesetzt, also für die Herausforderungen, die sich zum Beispiel aus der Gehirnforschung ergeben. Das hat vor allem damit zu tun, dass wir Partner im Human Brain-Projekt sind, in dessen Rahmen wir selber – gemeinsam mit unseren Kollegen aus den Neurowissenschaften – diverse Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchführen.

Warum ist JUQUEEN ein IBM-Rechner?

Das hat vor allem historische Gründe, denn die Vorgängersysteme des JUQUEEN-Rechners basierten auf der IBM Blue Gene/L- bzw. der Blue Gene/P-Architektur, die innovative Konzepte im Hinblick auf Skalierbarkeit und Energieeffizienz boten. Der Blue Gene/L Rechner erlaubte bereits 2005 Parallelberechnungen in einem Ausmaß, das wir so noch nicht kannten. Und das in Kombination mit einer Hardware- und Softwareausstattung, die es ermöglichte, dass viele Anwendungen ohne größere Anpassungen liefen. Damit war uns schon damals klar: der IBM Blue Gene, der ist es! Daran hat sich bis heute nichts geändert, wenngleich sich die Technik um diverse Ausbaustufen im Laufe der Zeit weiterentwickelt hat.

Heute betreiben wir mit JUQUEEN ein Blue Gene/Q System, das in 28 Serverschränken verbaut ist. Dieses System nutzt gut 458.000 Prozessorkerne, die gemäß des Linpack-Benchmarks auf eine gigantische Rechenleistung von fast 6 PetaFLOPS kommen. Und das alles mit einem Energieverbrauch, der trotz der enorm gestiegenen Leistungsfähigkeit gegenüber dem sechsmal langsameren Vorgängersystem auf Blue Gene/P-Basis nicht zugenommen, sondern abgenommen hat. Auch das war von Anfang an ein großes Plus der IBM Blue Gene-Architektur. Natürlich tragen dazu auch die verbesserten Kühlungssysteme bei, die sich im Laufe der letzten Jahre von einer reinen Luftkühlung zu einer Wasserkühlung entwickelt haben.

Was begeistert Sie am JUQUEEN besonders?

Der Supercomputer JUQUEEN in JülichMich begeistert vor allem die Fähigkeit von JUQUEEN, die sehr hohe Zahl an Mikroprozessoren vom Typ IBM PowerPC A2 für verschiedene Anwendungen optimal einsetzen zu können, also einen Großteil der über 458.000 CPU-Kerne parallel für eine Anwendung zu nutzen. Nur so kann die enorme Rechenleistung einzelnen Programmen zugute kommen.

Ein sehr gutes Beispiel hierfür ist der vom Jülich Supercomputing Centre gegründete High-Q Club, eine Sammlung unterschiedlicher Anwendungen, deren Entwickler es geschafft haben, den hohen Parallelisierungsgrad von JUQUEEN optimal auszunutzen. Dazu gehören derzeit zehn Programme, die aus den Bereichen Elementarteilchenphysik, Fusionsforschung, Laserplasma-Simulation, Strömungsmechanik, usw. stammen. Diese Software-Anwendungen haben das Zeug dazu, noch weiter zu skalieren, wenn uns künftig größere und leitungsfähigere Supercomputer mit noch mehr Prozessorkernen zur Verfügung stehen.

Wie wollen Sie JUQUEEN wieder unter die Top 5 bringen?

Natürlich ist es immer schön, wenn sich ein Supercomputer unter den schnellsten Rechnern der Welt und damit auf der Top-500-Liste ganz oben befindet. Uns ist es allerdings wichtiger, dass das System von unseren Wissenschaftlern angenommen wird. Das ist in einem hohen Maße der Fall und eine weitere Ausbaustufe von JUQUEEN ist nicht vorgesehen. Wir evaluieren jetzt lieber Nachfolgesysteme, die in drei oder vier Jahren zum Einsatz kommen können. Schließlich müssen wir auch sehen, dass unsere Rechner immer dem Stand der Technik im Hinblick auf Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz entsprechen. Allerdings wird es sich beim nächsten Rechner nicht um ein Blue Gene/Q-Modell handeln, da dieses ja das letzte seiner Art sein wird.

Wohin bewegt sich das Supercomputing in Zukunft?

Einen der Trends im Supercomputing gibt JUQUEEN im Grund schon vor: die Zahl der maximal verfügbaren Prozessorkerne wird weiter steigen. Und das ist eine der großen Herausforderungen der nächsten Jahre: Wissenschaftliche Anwendungen müssen fit für eine noch höhere Parallelität gemacht werden.

Das andere große Thema ist der Energieverbrauch der Supercomputer, der mit der Leistungsfähigkeit ansteigt. Immer größere Anstrengungen sind notwendig, um die Energieeffizienz zu verbessern. Darüber hinaus sollte der Energieverbrauch des Supercomputers nicht Probleme verschärfen, zu deren Lösung er herangezogen wird, wie beispielsweise die Durchführung von Klimasimulationen bei der Untersuchung des Klimawandels.

Ein drittes großes Thema des kommenden Jahres wird das Rechnen mit Beschleunigerprozessoren sein, die maßgeblich von NVIDIA und Intel entwickelt werden. Allerdings ist hier noch viel Arbeit erforderlich, damit die bestehenden Anwendungen vorhandene Beschleuniger wie NVIDIA Kepler und Intel Phi optimal nutzen können. In Jülich haben wir damit zwei kleinere HPC-Cluster aufgebaut, um eigene Erfahrungen zu sammeln, sind uns aber noch nicht ganz sicher, ob diese Systeme bereits Vorbild für tragfähige Zukunftslösungen für unsere Anwender sind.

 

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Michael Hülskötter

Ich schreibe im Auftrag der IBM Deutschland GmbH auf dem Hightech Computing Blog.
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