Zur Berechnung aufwendiger Simulationsmodelle

Schneller Datentransfer

Ein neuer Hochleistungsrechner steht seit Ende des Sommersemesters 2003 im Universitätsrechenzentrum (URZ). Der Alphaserver GS1280 „Marvel", so sein Name, der Firma Hewlett-Packard ist mit 32 EV7-Alpha-Prozessoren, die mit einer Geschwindigkeit, also einer Taktrate, von 1150 MHz auf den Arbeitsspeicher zugreifen. Das Herzstück ist in einem kompakten zwei Meter hohen Schrank konzentriert. Die nötige Stromversorgung und die externen Harddisks mit insgesamt zwei Terabyte Kapazität sind in zwei weiteren Schränken untergebracht. Der Hochleistungsrechner SGI PowerChallenge, Baujahr 1996, hat damit seinen Dienst getan. Sein interner Daten-Bus transportierte für „damalige" Zeiten beachtliche 1,2 GByte/s zu den acht 195-MHz-Prozessoren. Heute kann ein einziger Marvel-Prozessor eine vergleichbare Rechenleistung bereitstellen.

Zweidimensionale Anordnung

Die hohe Leistungsfähigkeit der Marvel gegenüber vorhandener Workstations, auch im Vergleich zu anderen Hochleistungsrechnern dieser Klasse, ist die schnelle Anbindung der 32 Prozessoren an den gemeinsamen Hauptspeicher. Mit dem Rechner können große und zeitaufwendige Simulationsmodelle, insbesondere der technischen und naturwissenschaftlichen Fakultäten berechnet werden. Für diese Berechnungen ist vor allem der schnelle Datentransfer aus dem 128 GB großen Hauptspeicher ausschlaggebend. Damit werden Rechengeschwindigkeiten erreicht, die die Wartezeiten des Wissenschaftlers auf die Ergebnisse seiner Untersuchungen erheblich verkürzen.

Ausgewogene Hochleistungsrechner, wie der Alphaserver Marvel, müssen beim internen Datentransport mit wachsender Prozessorzahl skalieren, d.h. sie sollen als effiziente Werkzeuge bei zwei Prozessoren möglichst die doppelte Menge Daten aus dem Hauptspeicher bereitstellen, bei vier Prozessoren die vierfache Menge etc.

Das interne Transportsystem der Marvel-Architektur basiert auf einer zweidimensionalen Prozessoren-Anordnung für eine direkte Weitergabe der Daten aus den einzelnen Hauptspeicherbausteinen von Prozessor zu Prozessor. Die Menge der Modelldaten, die bereit gestellt werden, wächst so mit jedem zusätzlich verwendeten Prozessor und die 32 EV7-Prozessoren dieses Hochleistungsrechners erreichen damit eine herausragende interne Transportleistung von 185 GByte/s Daten aus dem Hauptspeicher zu sich selbst.

Mindestens sechs Jahre soll die Marvel an unserer Universität zum Eisatz kommen. In dieser Zeit garantiert sie eine hohe reale Rechenleistung für komplexe und sehr große Modelle. Die theoretische Maximalleistung ist mit 74 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde angegeben. Die Marvel verbraucht ca. 8kW Strom; der erste Supercomputer der Universität, die Cray Y-MP/2, Baujahr 1992, hatte den zentralen Serverraum noch mit 45 kW geheizt.

Die Kosten für den Hochleistungsrechner in Höhe von 750000 Euro werden durch Land, Bund und EU getragen.    PM/I.P.