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15.11.2012 | Saudi-arabischer Supercomputer ist weltweit zweiter bei der Energieeffizienz

Entwickelt mit FIAS und HIC for FAIR, aufgebaut bei GSI Darmstadt

Foto: Frankfurt Institute for Advanced Studies

Der SANAM ist eine Weiterentwicklung des LOEWE-CSC, der an der Goethe-Universität Frankfurt steht.

 

Der saudi-arabische Supercomputer "SANAM" hat im weltweiten Vergleich der energiesparendsten Supercomputer den zweiten Platz belegt. Auf der am Mittwoch veröffentlichten Rangliste "Green500", die zwei Mal jährlich die Energieeffizienz der schnellsten Computer weltweit vergleicht, erreichte das Gemeinschaftsprojekt des führenden saudi-arabischen Forschungszentrums "King Abdulaziz City for Science and Technology" (KACST) in Riad und des Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) ) an der Goethe-Universität sowie dem Helmholtz International Center for FAIR (HIC for FAIR) diesen Spitzenplatz mit einer energieeffizienz-spezifischen Rechenleistung von 2,351 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde je Watt. SANAM wurde diesen Herbst am GSI Helmholtzzentrum in Darmstadt aufgebaut, getestet und in Betrieb genommen. Der arabische Name "SANAM" drückt Leistung und Effizienz aus und bedeutet "Spitze", ursprünglich der Energiespeicher im Kamel-Höcker.

"SANAM" nimmt auch im Vergleich zu den weniger energieeffizienten schnellsten Computern der Welt eine Spitzenstellung ein, auf der weltweiten Rangliste "Top500" belegt er Platz 52. Im Nahen Osten hält er die Spitzen-Position. Er wird am KACST für Anwendungen in Seismik, Luftfahrt, Bioinformatik, Wetterforschung und physikalische Simulationen eingesetzt. "SANAM" wird nach weiteren Hochleistungsoptimierungen und Tests am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt in die saudi-arabische Hauptstadt Riad gebracht.

"SANAM" ist eine Weiterentwicklung des Frankfurter Höchstleistungsrechners LOEWE-CSC, der bei seiner Inbetriebnahme vor zwei Jahren der energiesparendste Großrechner Europas war. Er benutzt ein spezielles Kühlsystem und verwendet als Beschleuniger handelsübliche Hochleistungs-Grafikkarten, wie sie auch in Arbeitsplatzcomputern eingesetzt werden. In der Rechengeschwindigkeit ist "SANAM" etwa 40 Prozent schneller als der über einen Hochgeschwindigkeitslink mit ihm vernetzten LOEWE-CSC, aber verbraucht nur ein Drittel der Energie pro Rechenoperation. Erreicht wurde dies durch die Verwendung von zusätzlichen Hochgeschwindigkeits-Grafikchips in Verbindung mit optimierter Systemsoftware.

Der deutsch-arabische Supercomputer ist ein Cluster-Computer aus Standard-Servern mit einem Hochgeschwindigkeits-Netzwerk. Der Cluster besteht aus 210 Servern mit 3.360 Rechenkernen, 840 Grafikchips und 26.880 Gigabyte Hauptspeicher. Die Server vom Typ ASUS ESC4000/FDR G2 sind mit jeweils zwei Intel Xeon E5-2650 Prozessoren und acht 16 Gigabyte-Modulen (128 GB) der energie-effizienten "Samsung Green Memory" -Bauelemente bestückt. Jeder Server enthält zwei Grafikkarten des Models AMD FirePro S10000 mit insgesamt vier Grafik-Prozessoren zur Beschleunigung. Bei dem Netzwerk handelt es sich um ein FDR InfiniBand-Netz mit einer Übertragungsleistung von 56 Gigabit/s. Die Server wurden geliefert von dem Unternehmen Adtech Global.

KACST-Präsident Dr. Mohammed Al-Suwaiyel würdigte den Erfolg von "SANAM": "Dies ist ein klarer und greifbarer Beleg der Bemühungen von KACST, fortschrittlichste Technologien in das Königreich zu übernehmen." Dr. Turki Alsaud, KACST-Vizepräsident für Forschungsinstitute, ergänzte: "Computer und Elektronik sind Felder höchster Priorität im Forschungs-, Technologie- und Innovationsplan des Königreichs, der von KACST gemanagt wird. Ich freue mich, dass in diesem Projekt Teams von fünf Ingenieuren und zwei Postdocs von KACST erfolgreich mit unseren deutschen Partnern zusammengearbeitet haben, um SANAM zu entwickeln."

Führende Wissenschaftler und Manager kommentierten die Spitzenplatzierung von "SANAM". Der FIAS-Vorstandsvorsitzende und Professor für Architektur von Hochleistungsrechnern an der Goethe-Universität, Professor Volker Lindenstruth, sagte: "Die moderne Forschung ist entscheidend auf immer schnellere Supercomputer angewiesen. Sie können in Zukunft aber nur installiert werden, wenn Energieeffizienz ein entscheidendes Kriterium ist. Wir freuen uns, dass wir in Zusammenarbeit mit einem Land mit ambitioniertem Forschungsprogramm diese energieeffiziente neue Technologie entwickeln können, um damit im "Green500" Ranking neue Maßstäbe zu setzen."

Für den Halbleiter-Produzenten AMD, der die Grafikkarten für "SANAM" lieferte unterstrich John Gustafson, Chief Product Architect der Graphics Business Unit AMD: "Der Einsatz von Grafikprozessoren in Supercomputern hat innerhalb kürzester Zeit enorme Fortschritte für die Recheneffizienz gebracht. AMD entwickelt neue Hard- und Software, um diese Effizienz zu neuen Spitzenleistungen zu bringen, wie das Beispiel des SANAM-Supercomputers zeigt. Dieses System zeigt die Richtung, in die sich das Höchstleistungsrechnen in den nächsten Jahren entwickeln wird." Für Samsung, das die Speicherbausteine lieferte, sagte Yunshik Kim, Präsident von Samsung Semiconductor Europe: "Ein Spitzenplatz in den "Green500" zeigt die hohe Effizienz des Systems und aller seiner Komponenten. Dies erfordert hohe Leistung und zugleich zählt jedes Watt. Samsung hat dieses Projekt mit den "Green Memory"-Bausteinen in 30-nm-Technologie als Teil seiner Strategie unterstützt. Samsung wird auch weiterhin Spitzenlösungen für Supercomputing bieten, etwa mit den mit hochentwickelten ,grünen' DDR3- und SSD- Bauelementen in 20-nm-Technik."

Der wissenschaftliche Geschäftsführer der GSI, Professor Dr. Horst Stöcker, hebt hervor: "Diese Zusammenarbeit kam durch die Vermittlung der hessischen Landesregierung zustande. Sie hat für GSI große Bedeutung im Zusammenhang mit unserem internationalen FAIR Projekt, an dem Doktoranden und Wissenschaftler aus Saudi-Arabien in Darmstadt und Riad mitarbeiten. Sie werden an SANAM mit den Kollegen in Saudi-Arabien FAIR-spezifische Höchstleistungs-Rechnungen durchführen können."

Das King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) ist eine unabhängige Forschungsorganisation, die administrativ direkt dem König von Saudi-Arabien unterstellt ist. KACST ist sowohl für die Forschungsförderung und -organisation in Saudi-Arabien verantwortlich, betreibt aber auch nationale Forschungslabors. In der Forschungsorganisation entwickelt KACST Forschungspolitik, betreibt Datensammlung, fördert externe Forschung und bietet Servicefunktionen, wie etwa das Patentbüro.

Das Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) ist interdisziplinäres Forschungsinstitut zur theoretischen Erforschung von komplexen Strukturen in der Natur, die von der Goethe-Universität Frankfurt gegründet wurde und von öffentlichen Geldgebern, Stiftungen und Privatpersonen finanziert wird. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen neben der Informatik Grundlagenforschung in Biowissenschaften, Hirnforschung, Chemie und Physik.

Die Goethe-Universität Frankfurt ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. Als Stiftungsuniversität besitzt sie ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Mit 41.350 Studierenden ist sie heute die drittgrößte Universität Deutschlands.


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Der SANAM ist eine Weiterentwicklung des LOEWE-CSC, der an der Goethe-Universität Frankfurt steht.
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