Projekt für energieeffiziente Exascale-Computer

Bei Supercomputern kommt der Energieeffizienz eine Schlüsselrolle zu. Im Jahr 2017 werden Hochleistungsrechner Schätzungen zufolge 200 Petaflop/s erreichen – bei einem Energieverbrauch von 10 MW. 2020 wären es bereits 1000 Petaflop/s, also ein Exaflop/s, bei 20 MW Energieverbrauch.

“Die Energie wird nicht alleine durch die Prozessorkerne verbraucht”, erklärt Alex Ramirez, Leiter des Mont-Blanc-Projekts. “In modernen Systemen verursachen die Prozessoren mit rund 40 Prozent oder mehr zwar einen wesentlichen Teil des Energieverbrauchs, der Rest wird jedoch von Arbeitsspeicher, Verbindungskomponenten und Speichersystemen benötigt.” Außerdem entstehen in HPC-Systemen erhebliche Verluste durch Wärmeentwicklung in Netzteilen und anderen Komponenten sowie die damit zusammenhängende Kühlung.

Das Mont-Blanc-Projekt hat mehrere Ziele: Zunächst soll ein Prototyp mit stromsparenden Komponenten entwickelt werden, der dann nach Tests zum HPC-Rechner der nächsten Generation weiterentwickelt werden soll. Schließlich sollen Exascale-Anwendungen auf diese neue Generation von HPC-Systemen portiert werden. Die Architektur des geplanten Rechners wird auf Prozessoren von ARM beruhen, die auch in eingebetteten Systemen und mobilen Geräten verwendet werden.

Das Vorhaben wird vom Barcelona Supercomputing Center (BSC) koordiniert und erhält von der EU Fördergelder in Höhe von 8 Millionen Euro. Als deutsche Rechenzentren sind das Jülich Supercomputing Centre (JSC) und das Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften beteiligt.

Das JSC stellt Software zur Verfügung: unter anderem das Performance-Analyse-Werkzeug ‘Scalasca’ und Exascale-fähige Anwendungen wie den parallelen Coulomb-Löser ‘PEPC’, das hochskalierende Programm ‘MP2C’ für molekular- und hydrodynamische Simulationen, die Software ‘SMMP’ für die Molekülmechanik von Proteinen und ‘ProFASi’ zur Simulation der Proteinfaltung. Das Leibniz-Rechenzentrum beteiligt sich bei den Anwendungen mit einer Simulation aus dem Gebiet der Quantenchromodynamik. Darüber hinaus soll das Leibniz-Rechenzentrum einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen der Energieeffizienz-Ziele des Prototypsystems leisten.