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Schneller rechnet keiner

Der Jülicher Supercomputer JUWELS bekommt einen großen Bruder, ein sogenanntes Booster-Modul, wie das Forschungszentrum Jülich, Atos und ParTec vereinbart haben. Das mit mehreren Tausend Grafikprozessoren bestückte Modul ist für extreme Rechenleistungen und für Aufgaben der Künstlichen Intelligenz ausgelegt. Es wird als deutsch-französisches Projekt gemeinsam mit den Unternehmen NVIDIA und Mellanox im Co-Design-Verfahren konzipiert.

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Der Jülicher Supercomputer JUWELS Foto: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach
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Mit dem Start des Boosters im Jahr 2020 wird die Rechenleistung von JUWELS von aktuell 12 auf über 70 Petaflops erhöht. Dies entspricht 70 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde oder der Leistung von über 300.000 modernen PCs – schneller rechnet derzeit keiner in Europa.

Der „Jülich Wizard for European Leadership Science“, kurz JUWELS, folgt dem neuartigen Prinzip der in Jülich entwickelten modularen Supercomputing-Architektur. Dieses sieht die Kombination unterschiedlicher Module vor, die auf verschiedene Anforderungen zugeschnitten sind. Sie können über eine einheitliche Systemsoftware zusammengeführt und zu einem einzigen, ultraflexiblen Supercomputer zusammengeschaltet werden.

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Das erste Modul, das sogenannte Cluster-Modul, besticht durch seine Vielseitigkeit und einfache Nutzbarkeit. Es ging bereits 2018 in Betrieb und war von Anfang an für die Erweiterung durch zusätzliche Module ausgelegt. Das mit Abstand größte dieser Module ist das nun kommende, mit Grafikprozessoren ausgestattete Booster-Modul, mit dem sich große Datenmengen und besonders rechenintensive Programmteile parallel mit höchster Effizienz bearbeiten lassen – beispielsweise für großangelegte Simulationen oder maschinelles Lernen.

Als das erste Modul von JUWELS installiert wurde, waren noch nicht alle Komponenten, die für den Bau des Boosters benötigt werden, auf dem Markt. Mittlerweile sind alle Teile erhältlich, die für ein ausgewogen konzipiertes Höchstleistungsrechenmodul erforderlich sind.

Neues Supercomputer-Konzept aus Jülich

„Die modulare Supercomputing-Architektur ermöglicht es, flexibel und ohne Kompromisse die besten verfügbaren Technologien zu integrieren”, erklärt Prof. Thomas Lippert, Direktor des Jülich Supercomputing Centre (JSC). „Die Modularität ist unsere Antwort auf die zunehmend komplexeren und heterogeneren Anforderungen der Anwendungscodes an die Supercomputer. Sie erlaubt, Exascale kostengünstig zu realisieren und wird es sogar ermöglichen, so exotische Zukunftstechnologien wie Quantencomputer zu integrieren.“

Der Bau eines Exascale-Rechners wird weltweit als der nächste große Schritt auf dem Gebiet des High Performance Computing (HPC) verfolgt. Ein solcher Rechner ist mit einer Trillion (10^18) Rechenoperationen pro Sekunde noch um mindestens eine Größenordnung leistungsfähiger als die schnellsten Supercomputer von heute.

Die Idee des modularen Supercomputing wurde von Lippert konzipiert und unter Leitung von Dr. Estela Suarez, JSC, gemeinsam mit ParTec in den von der EU geförderten Forschungsprojekten DEEP und DEEP-ER mit Hilfe vieler europäischer Partner aus Forschung und Industrie in die Praxis umgesetzt.

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