Supercomputer mit Super Kühlung: der SuperMUC von IBM

By | 8. November 2013

Der Supercomputer "SuperMUC" im LRZ GarchingWenn sich ein Großrechner aus über 150.000 Prozessorkernen zusammensetzt, kann man getrost davon ausgehen, dass eine solch riesige IT-Anlage enorme Wärme produziert. Dies liegt vor allem an der unglaublich großen Rechenleistung dieses Systems, von dem hier die Rede ist.

So schafft der Supercomputer namens „SuperMUC“ gut 3 Petaflops pro Sekunde, oder anders gesagt: dieser von IBM konzipierte und gebaute Supercomputer kann in jeder Sekunde 3.185 Teraflops berechnen, also 3.185 Milliarden Gigaflops oder 3.185.000 Milliarden Megaflops. Im übertragenen Sinne könnte man also sagen: wenn drei Milliarden Menschen mit drei Milliarden Taschenrechnern pro Sekunde eine Million Berechnungen durchführen könnten, käme man auf die Rechenleistung des SuperMUC. Dahinter verbirgt sich übrigens eine Vielzahl von IBM System x iDataPlex dx360 M4 Servern.

Doch wie geht das Leibniz Rechenzentrum in Garching bei München mit der enormen Wärmeentwicklung um, die bei solch einer gigantischen Rechenpower entsteht? Nun, hierfür haben sich die IBM-Ingenieure etwas ganz Besonderes einfallen lassen, was sich Warmwasser-Kühlung nennt und den Namen Aquasar-Kühlungssystem trägt.

Der Trick dabei: das „Kühlungswasser“ ist zu Anfang 40 Grad Celsius warm, mit dem sich sämtliche Supercomputer-Komponenten wie Prozessoren, Speicher und weitere Peripherie „kühlen“ lassen. Gleichzeitig kann das so auf etwa 70 Grad erwärmte Wasser dazu genutzt werden, angeschlossene Gebäude mit Warmwasser zu versorgen. Das hat drei positive Effekte: erstens geht der Stromverbrauch des LRZ Garching um bis zu 40 Prozent nach unten, was zweitens den CO2-Ausstoß um bis zu 85 Prozent senkt. Und drittens kann man auf diesem Weg die Warmwasserversorgung der angeschlossenen Haushalte kostengünstiger anbieten.

Das Aquasar-Kühlungssystem wurde gemeinsam von IBM und der ETH Zürich entwickelt und kommt seit 2010 erfolgreich im LRZ Garching zum Einsatz. Und der ganze Aufwand hat sich sowohl für das Leibniz-Rechenzentrum als auch IBM gelohnt: dank seiner enormen Rechenleistung und des gleichzeitig effizienten Kühlungssystems taucht der SuperMUC in der aktuellen Liste der 500 schnellsten Computer der Welt auf Platz 9 auf. Ach ja: in den Top 10 der Supercomputer gibt es vier weitere Rechner, die das IBM-Logo tragen.

Der SuperMUC im ZusammenspielFür diese enorme Rechenleistung sind aber nicht nur die 18.432 Intel Xeon-Prozessoren vom Typ E5-2680 und die 820 Intel Xeon E7-4870 zuständig.

So kommt der SuperMUC auf einen gesamten Arbeitsspeicher von 340 Terabyte, 4 Petabyte NAS-Plattenspeicher und 10 Petabyte GPFS-Plattenspeicher sowie ein Bandspeichersystem, das mehr als 30 Petabyte umfasst. Auch das macht die gewaltigen Dimensionen des IBM-Supercomputers und seiner aufwändigen Kühlungsanlage deutlich.

Das Aquasar-Kühlungssystem hat aber noch einen weiteren positiven Aspekt: der SuperMUC ist zehn Mal kleiner als ein vergleichbares Rechenzentrum, das mithilfe einer traditionellen Technik gekühlt wird. Das reduziert natürlich die Anschaffungs- und Wartungskosten einer solchen Rechneranlage um viele Millionen Euro. Ein weiterer guter Grund, auf das von der IBM und der ETH Zürich entwickelten Kühlungssystem zu setzen.

Der SuperMUC wird unter anderem zu wissenschaftlichen Simulationszwecken genutzt. Das reicht von der Entwicklung des Universums bis zur Erforschung von Erdbebenwellen. Da diese und andere Berechnungen immer mehr Rechenleistung benötigen, ist die Erweiterung des SuperMUC um Intel Xeon Phi-Prozessoren noch in diesem Jahr und um Intel Haswell-CPUs im nächsten bzw. übernächsten Jahr geplant.

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Michael Hülskötter

Ich schreibe im Auftrag der IBM Deutschland GmbH auf dem Hightech Computing Blog.
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3 thoughts on “Supercomputer mit Super Kühlung: der SuperMUC von IBM

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