GWDG nimmt neue 64-Bit-Rechensysteme in wassergekühlten Schränken in Betrieb

Die technologische Entwicklung elektronischer Schaltkreise erzeugt ein Wachstum der Rechenleistung, das seit mehr als zwei Jahrzehnten in nur durchschnittlich 18 Monaten eine Verdoppelung der Rechengeschwindigkeit mit sich bringt. Im gleichen Maße wächst natürlich die Datenmenge, die mit den immer schnelleren Rechnern erzeugt und verarbeitet werden kann. Die 32-Bit-Rechnerarchitektur der PCs schränkt die Größe der zu bearbeitenden Datenmenge auf 2 Milliarden Bytes (ca. 2 GigaByte) ein und genügt damit nicht mehr den Anforderungen der immer realistischeren Simulationsrechnungen im technischen und wissenschaftlichen Bereich. Eine praktisch unbeschränkte Datenmenge (bis zu mehreren Milliarden GigaByte) kann die 64-Bit-Rechnerarchitektur bewältigen, die bereits seit einem Jahrzehnt in den für kommerzielle und wissenschaftliche Großanwendungen spezialisierten Rechnersystemen eingesetzt wird. Vor zwei Jahren hat die Firma AMD die 32-Bit-Architektur der PCs auf 64 Bit erweitert und im vergangenen Jahr ist der Marktführer auf dem PC-Sektor, Intel, nachgefolgt. Damit ist jetzt die kostengünstigere PC-Architektur im wissenschaftlichen Umfeld auch für Anwendungen mit großen Datenmengen einsetzbar.

Die GWDG hat vor kurzem zur Erweiterung und Erneuerung ihrer Rechenressourcen für nummerische Anwendungen ein solches neues 64-Bit-Rechensystem mit AMD-Opteron-Prozessoren in Betrieb genommen, damit ihre Benutzer möglichst schnell die Vorteile der neuen Prozessoren-Technik nutzen können. In diesem von der Firma MEGWARE gelieferten System stehen zum einen acht Server mit je vier Prozessoren und 32 GigaByte Hauptspeicher für sequenzielle Anwendungen zur Verfügung. Zum anderen gibt es für parallele Anwendungen 32 Server mit je zwei Prozessoren und 16 GigaByte Hauptspeicher, die mit einem schnellen Infiniband-Kommunikationsnetz verbunden sind. Die Gesamtleistung der bei der GWDG installierten Rechnersysteme erhöht sich damit um ca. 20 %. Besonders wichtig ist aber, dass durch die 64-Bit-Architektur der neuen Rechner und ihre große Speicherkapazität der schnell wachsende Bedarf der wissenschaftlichen Anwender an Simulationsrechnungen mit großen Datenmengen bedient wird. Dadurch verbessern sich ein weiteres Mal die Arbeitsbedingungen insbesondere der wissenschaftlichen Nutzer im Göttinger Raum, denn solche Anwendungen sind hier in ganz unterschiedlichen Forschungsgebieten zu finden, bei denen das Verhalten von möglichst realitätstreuen Modellen untersucht wird: Z. B. modellieren Astrophysiker den Lebenszyklus einzelner Sterntypen und die Entwicklung von Galaxien oder Mediziner wollen sich ein Bild von der Bewegungsdynamik der Kiefermuskulatur verschaffen.

Auch bei der Kühlung der neuen Opteron-Systeme betritt die GWDG Neuland. Da die rapide wachsenden Wärmemengen im Maschinenraum der GWDG in absehbarer Zeit nicht mehr durch die bisher eingesetzte Luftumwälzung abgeführt werden können, die an ihre Kapazitätsgrenzen stößt, kommen nun wassergekühlte Einbauschränke zum Einsatz, die die von den eingebauten Rechnerkomponenten erzeugte Wärme über den Kaltwasserkreislauf des Maschinenraums abführen. Damit können in Zukunft höhere Rechenleistungszuwächse u. a. durch den Aufbau weiterer Rechen-Cluster von Instituten der Universität Göttingen und der Max-Planck-Gesellschaft im Maschinenraum der GWDG realisiert werden, als dies mit konventioneller Luftkühlung möglich wäre. Die neuen Rechner stehen in einem nahezu luftdicht geschlossenen Schrank mit sozusagen eigenem „Mikroklima“, in dem auf der Rückseite die erwärmte Luft angesaugt, dann zu einem im Schrankboden integrierten Wärmetauscher abgeführt, dort gekühlt und anschließend wieder auf der Vorderseite zur erneuten Kühlung eingeblasen wird.