Warmwassergekühltes 3-PetaFLOPS-IBM-System des Leibniz-RZs in Garching
Europas schnellster Supercomputer läuft mit Wasserkühlung
Laut der kürzlich in Hamburg veröffentlichten Liste der 500 stärksten Computer ist der SuperMUC der leistungsfähigste Supercomputer Europas und der viertschnellste weltweit. IBM hat diesen für das Leibniz-RZ (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften entwickelt. Das System erreicht eine Spitzenleistung von 3 PetaFLOPS. Dies entspricht drei Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde. Durch eine Warmwasserkühlung soll es etwa 40 Prozent weniger Energie verbrauchen als vergleichbare Systeme.
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Der Supercomputer verfügt über insgesamt etwa 150.000 Rechenkerne, die eine Spitzenrechenleistung von drei PetaFLOPS erbringen. Dies entspricht der Leistung von mehr als 110.000 PCs. Für die Kühlung verwendete der Hersteller nach eigenen Angaben erstmals in einem kommerziellen System eine innovative Wasserkühlung, die den Gesamtenergieverbrauch des Rechners um 40 Prozent reduziert. Zudem kann man die entstehende Abwärme direkt für die Gebäudeheizung nutzen.
Heute verwendet ein durchschnittliches luftgekühltes RZ bis zu 50 Prozent seines Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen für die Kühlsysteme. Um diesen Verbrauch nachhaltig zu reduzieren, haben IBM Forscher in Zürich neuartige Wasserkühlsysteme für Computer erforscht, da Wasser Wärme rund 4.000 mal besser leitet als Luft. Die Kühlkonzepte sind vom menschlichen Blutkreislauf inspiriert. Ein Kühlnetzwerk mit Mikrokanalkühlern führt die Wärme direkt dort ab, wo sie entsteht: am Chip. So kann man den Computer mit über 40 Grad Celsius warmem Wasser kühlen und erhält gleichzeitig Abwärme, die man direkt für die Gebäudeheizung nutzen kann. Das Potenzial der Wasserkühltechnik wollen die Forscher auch weiter ausschöpfen.
So erklärt Dr. Bruno Michel, Manager Advanced Thermal Packaging bei IBM Research in Zürich, dass die Forscher den Plan haben, die Kühlstrukturen mittelfristig direkt auf die Rückseite der Prozessoren zu integrieren, um aufeinandergestapelte 3D-Chips zu kühlen. Damit kann man den Weg für massive Verkleinerungen und Leistungssteigerungen bahnen. Ein Supercomputer von heute könnte so langfristig auf die Größe eines PCs schrumpfen.
Das IMB-System verfügt über mehr als 330 TByte Hauptspeicher. Darüber hinaus speichert es bis zu 10 PByte Daten in einem parallelen GPFS-Dateisystem zwischen. Für die dauerhafte Speicherung der Benutzerdaten wie Programmquellen oder Eingabedatensätze steht ein NAS-System von Netapp mit einer Kapazität von 4 PByte zur Verfügung. Zusätzlich stehen für die langfristige Archivierung von Daten 16,5 PByte Speicherkapazität auf Bandsystemen zur Verfügung.
Der Supercomputer zeichnet sich laut IBM durch einen vielseitigen Einsatzbereich aus. Wie bisher kommen viele Projekte aus der Physik und Strömungsmechanik. Aber in den letzten Jahren konnten gerade am LRZ immer mehr Wissenschaftsdisziplinen durch Simulationen am Höchstleistungsrechner große Fortschritte bei der Beantwortung schwieriger Fragen erreichen. So haben Geophysiker der Ludwig-Maximilian-Universität München bereits ihr Modell der Bewegungen im Erdinneren für das System angepasst. Zudem ist SuperMUC mit einem Visualisierungszentrum einschließlich einer 4K stereoskopischen Powerwall und einem Raum zur Darstellung virtueller Realitäten oder CAVE zur Visualisierung von 3D-Daten verbunden.
Im Rahmen der 50-Jahr-Jubiläumsfeier im Juli wird der Supercomputer des LRZ eingeweiht.
Weitere Informationen zum Wasserkühlsystem gibt in einem Video unter youtu.be/LzTedSh51Tw.
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