Neuer hessischer Hochleistungsrechner an der TU Darmstadt

Am Dienstag, 30. April 2002, wird an der TU Darmstadt der neue hessische Hochleistungsrechner eingeweiht, der Anfang des Jahres installiert wurde. Der IBM-Parallel-Rechner verfügt über 96 Prozessoren und erreicht eine Rechnerleistung von bis zu 500 Giga-Flops – das Vorgänger-Rechner an der TUD schaffte „nur“ 13 Milliarden. Eine weitere Ausbaustufe 2004 soll die Rechenleistung nochmals verdreifachen. Finanziert wurde der Rechner durch den Bund, das Land Hessen, die hessischen Universitäten und die Fachgebiete an der TUD, die den Rechner hauptsächlich nutzen. Die Einsatzmöglichkeiten erstrecken sich von der Quantenmechanik über die Krebsforschung bis hin zu Untersuchungen der Flugeigenschaften von Raumtransportern.

Der neue hessische Hochleistungsrechner an der TU Darmstadt wird am Dienstag, 30. April 2002 im Rahmen eines wissenschaftlichen Workshops zum Thema „Wissenschaftliches Hochleistungsrechnen in Computational Science and Engineering“ eingeweiht. Auf Initiative des Darmstädter Zentrums für Wissenschaftliches Rechnen (DZWR) unter Leitung von Prof. Dr. Michael Schäfer konnte zu Beginn dieses Jahres an der TU Darmstadt ein Nachfolgesystem für den Ende 2000 stillgelegten Vektorrechner Siemens VPP300/6 beschafft werden. Bei dem neuen Rechner handelt es sich um einen „eServer pSeries 690“ der Firma IBM, ein Hochleistungsparallelrechner mit insgesamt 96 Prozessoren. Damit erreicht der Rechner eine theoretische Spitzenleistung von ca. 500 Giga-Flops. Das sind 500 Milliarden Gleitkommaoperationen (Additionen oder Multiplikationen) pro Sekunde. Zum Vergleich: das alte System schaffte „nur“ 13 Milliarden und ein normaler PC nur etwa 1 Milliarde. Auch der Hauptspeicher mit insgesamt 192 GByte kann sich sehen lassen.

Zur Finanzierung des neuen Rechners trugen der Bund, das Land Hessen und die hessischen Universitäten bei. Auch die Fachgebiete der TU Darmstadt, die das System hauptsächlich nutzen, stellten Mittel bereit. Das Konzept sieht eine weitere Ausbaustufe für Anfang des Jahres 2004 vor, mit welcher die Leistung dann nochmals verdreifacht werden soll, um den auch zukünftig immer höher werdenden Anforderungen gerecht zu werden. Ein weiteres System ist an der Universität Frankfurt geplant. Die Beschaffung war Teil des landesweiten hessischen Konzepts für das Hochleistungsrechnen, das vom Hessischen Beirat für Hochleistungsrechnen ausgearbeitet wurde und nachdrücklich durch das Hessische Ministerium für Wissenschaft und Kunst (HMWK) unterstützt wird.

Mit der Installation konnte sicher gestellt werden, dass im Land Hessen eine Grundversorgung an Hochleistungsrechenkapazität zur Verfügung steht, wie sie für eine national und international konkurrenzfähige Forschung im Bereich des Wissenschaftlichen Rechnens erforderlich ist. Trotz der Fortschritte im Bereich der Rechnertechnologie ist in vielen praktischen Anwendungsfällen eine zuverlässige Simulation innerhalb vertretbarer Rechenzeiten nach wie vor nur unter Einsatz von Hochleistungsrechnern möglich, nicht zuletzt auch aufgrund der stetig wachsenden Komplexität der Problemstellungen. Dem System kommt damit eine überaus wichtige Bedeutung für den Wissenschaftsstandort Hessen zu, da das Wissenschaftliche Rechnen als eine immer wichtiger werdende Zukunftstechnologie anzusehen ist.

Die Einsatzmöglichkeiten des Wissenschaftlichen Rechnens sind äußerst vielfältig und finden sich in nahezu allen Bereichen von Naturwissenschaft und Technik. Im naturwissenschaftlichen Bereich erstreckt sich das Spektrum von der Erforschung der kleinsten Bausteine der Materie im Rahmen der Quantenmechanik, über die Entwicklung des Erdklimas, die Krebsforschung, bis hin zu Fragen der Entstehung und Zukunft des Universums. Im technischen Bereich reichen die Fragestellungen von der Untersuchung der Flugeigenschaften eines Raumtransporters, über die Optimierung der Saugleistung eines Staubsaugers, bis hin zu Fragen des geringsten Materialaufwandes bei der Herstellung einer Getränkedose.

Das Wissenschaftliche Rechnen bietet hierbei meist eine kostengünstige Alternative zu teueren, zeit- und personalaufwendigen experimentellen Untersuchungen, die oft schwierig oder unmöglich sind, weil etwa die Dimensionen zu klein (Mikrosystemtechnik) oder zu groß (Erdatmosphäre) sind, die Vorgänge zu langsam (Klimaentwicklung) oder zu schnell (Explosionen) ablaufen, die Objekte nicht direkt zugänglich sind (menschlicher Körper, Galaxien) oder der zu untersuchende Vorgang bei der Messung gestört werden muss (Quantenmechanik). Insbesondere aufgrund des enormen Potenzials zur Kostenreduzierung hat sich das Wissenschaftliche Rechnen in vielen Industriezweigen in den letzten Jahren zu einer Schlüsseltechnologie entwickelt und wird dort immer mehr zu einem entscheidenden Motor für eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.

Die Verantwortlichkeiten für den Rechner sind dreigeteilt. Das Gremium für alle Fragen grundsätzlicher Art ist der Hessische Beirat für Hochleistungsrechnen. Die wissenschaftliche Verantwortung obliegt dem DZWR, welches mit seiner interdisziplinären Zusammensetzung als fachübergreifendes Kompetenzzentrum im Bereich des Hochleistungsrechnens fungiert. Hier werden auch die finanziellen Belange geregelt. Betrieben wird der Rechner im Auftrag des DZWR durch das Hochschulrechenzentrums (HRZ) der TU Darmstadt, in dessen Räumen auf der Lichtwiese der Rechner auch installiert ist. Im HRZ kümmert sich Dr. Norbert Conrad um den geregelten Betrieb und eine reibungslose Nutzung des Systems. Der Rechner steht allen Wissenschaftlern der hessischen Universitäten, die im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten auf die Durchführung rechen- und speicherintensiver Aufgaben angewiesen sind, zur Verfügung.
Das detaillierte Programm des Workshop, den das DZWR anlässlich der Einweihung mit Unterstützung durch IBM ausrichtet, ist im Internet unter www.30jahreinformatik.de verfügbar.