Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schnell und sparsam! Forschungsrechner QPACE ist energieeffizientester Supercomputer der Welt

01.07.2010
In der Liste der energieeffizientesten Supercomputer belegt der Forschungsrechner QPACE (QCD Parallel Computing on the Cell) den ersten Platz.

Entwickelt wurde QPACE von einem Konsortium aus Universitäten und Forschungszentren sowie dem deutschen IBM Forschungs- und Entwicklungszentrum in Böblingen im Rahmen eines staatlich geförderten Forschungsverbundes.

Innerhalb des Konsortiums haben unter Führung der Universität Regensburg die Forschungszentren DESY und Jülich zentrale Aufgaben übernommen. Weitere Mitglieder sind die Bergische Universität Wuppertal, die Universität Ferrara (Italien), die Universität Milano-Bicocca (Italien) sowie die Firmen Eurotech, Knürr, Zollner und Xilinx.

QPACE wurde Mitte 2009 mit jeweils vier Racks am Forschungszentrum Jülich und an der Bergischen Universität Wuppertal in Betrieb genommen. Zum zweiten Mal in Folge führt er die Liste der energieeffizientesten Rechner in der Green500 an. QPACE wird für die Simulation fundamentaler Naturkräfte in der Elementarteilchenphysik eingesetzt, insbesondere für Simulationen im Forschungsbereich der Quantenchromodynamik (QCD). Die QCD beschreibt zum Beispiel, wie sich ein Proton aus Quarks und Gluonen aufbaut. Genutzt wird QPACE von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Sonderforschungsbereichs/Transregio 55 "Hadronenphysik mit Gitter-QCD", der an den Universitäten Regensburg und Wuppertal angesiedelt ist und von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) unterstützt wird. Sprecher des Forschungsverbundes ist Prof. Dr. Andreas Schäfer; Leiter des QPACE-Projekts ist Prof. Dr. Tilo Wettig. Beide Physiker lehren und forschen an der Universität Regensburg.

Energieeffizienz als neues Kriterium für die Entwicklung von Supercomputern:
In der Welt der Supercomputer wurde Leistung oder "performance" lange Zeit ausschließlich mit Rechengeschwindigkeit in Verbindung gebracht. Diese Zielrichtung hat dazu geführt, dass vermehrt Rechner entwickelt wurden, die eine enorme Menge an Energie verbrauchen. Die Energieeffizienz blieb als maßgeblicher Faktor zumeist außen vor. Erst mit dem verstärkten Aufkommen von Diskussionen um Rohstoff- und Energieknappheit in den letzten Jahren gewannen auch diese Aspekte für die Entwicklung von Supercomputern an Bedeutung. Neben der Top500-Liste der schnellsten Rechner entwickelte sich die Green500-Liste der Supercomputer mit dem geringsten Energieverbrauch zu der zweiten relevanten Meßlatte im Supercomputing.
Das Konzept von QPACE: richtungsweisend für künftige Hochleistungsrechner:
Herzstück von QPACE ist der IBM PowerXCell 8i-Prozessor, eine Weiterentwicklung des Cell/B.E.-Prozessors, der ursprünglich von Sony, Toshiba und IBM für die Sony Playstation 3 entwickelt wurde. Der Chip mit seinen neun Prozessorkernen zeichnet sich dadurch aus, dass er eine sehr große Zahl von Berechnungen parallel und in hoher Geschwindigkeit durchführen kann. Das neuartige Konzept von QPACE besteht darin, die Prozessoren mit einem Netzwerk von programmierbaren Bauteilen, sogenannten Field Programmable Gate Arrays (FPGA), zu einem leistungsstarken, skalierbaren Rechner zu verbinden. Der Supercomputer QPACE belegt einen respektablen Platz 131 in der TOP500-Liste, der Weltrangliste der schnellsten Supercomputer der Welt, mit einer Spitzenleistung von 55 Teraflop/s. Mittlerweile wurde er noch erweitert: Jede der beiden QPACE-Installationen in Jülich und Wuppertal kann eine maximale Leistung von 100 TeraFlops (double precision) erreichen. Das entspricht 100 Billionen (100.000.000.000.000) Rechenoperationen pro Sekunde. Aufgrund der Skalierbarkeit des Netzwerks ist es prinzipiell möglich, die Leistung in den PetaFlop-Bereich (eine Billiarde Operationen pro Sekunde) zu steigern. Die für das QPACE-Projekt entwickelten Technologiekonzepte sind richtungsweisend für künftige Hochleistungsrechner. Ein Beispiel dafür ist das neuartige, im IBM Forschungs- und Entwicklungszentrum Böblingen entwickelte Kühlkonzept, das wesentlich zur Energieeffizienz zukünftiger Supercomputing-Installationen beitragen kann.
Weitere Anwendungsbereiche als Perspektive:
Die Kosten für QPACE in Höhe von etwa drei Millionen Euro werden von der DFG sowie von den Bundesländern Bayern und Nordrhein-Westfalen getragen. Die Entwicklungskosten teilen sich das Konsortium und IBM. Zusätzliche Fördermittel im Rahmen des eQPACE-Projekts der europäischen Forschungsinitiative PRACE (Partnerschip for Advanced Computing in Europe) dienen dazu, allgemeine Kommunikationsstrukturen für das FPGA-Netzwerk zu entwickeln und QPACE so für ein breiteres Anwendungsspektrum zu öffnen. Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert, Leiter des Jülich Supercomputing Centers und gleichzeitig Inhaber einer Professur für computergestützte theoretische Physik an der Bergischen Universität Wuppertal, erklärt in diesem Zusammenhang: "Die Entwicklung energieeffizienter Hochleistungscomputer für alle Anwendungsbereiche ist eine zentrale Zukunftsaufgabe und ein Schwerpunkt der Jülicher Forschungsaktivitäten."
Weitere Informationen zu QPACE unter:
http://arxiv.org/pdf/0911.2174
Nähere Angaben zum Green500-Ranking:
http://www.green500.org
Supercomputing im Forschungszentrum Jülich:
http://www.fz-juelich.de/supercomputer
Technische Daten von QPACE:
Typ: Massiv paralleler Supercomputer
Leistung: 26 TFlops pro Rack (double precision)
Prozessoren: 256 pro Rack
Prozessortyp: PowerXCell 8i
Hauptspeicher: 1 Terabyte pro Rack
Racks: 8 (4 in Jülich, 4 in Wuppertal)
Netzwerklatenz: 3 Mikrosekunden
Netzwerkbandbreite: 6 Gigabyte/s pro Knoten
Leistungsaufnahme: ca. 30 Kilowatt pro Rack
Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. Tilo Wettig
Universität Regensburg
Institut für Theoretische Physik
Tel.: 0941 943-2004
Tilo.Wettig@physik.uni-regensburg.de

Alexander Schlaak | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-regensburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Proteintransport - Stau in der Zelle
24.03.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Neuartige Halbleiter-Membran-Laser
22.03.2017 | Universität Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise