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 Auf dem Weg zur optischen Kernuhr
19.04.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Laser erzeugt Magnet – und radiert ihn wieder aus
18.04.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics