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Mit neuen Chips an die Weltspitze: Superrechner der Goethe-Universität wird fünfmal so schnell sein wie der alte

Von Die Goethe-Universität baut einen neuen Hochleistungsrechner. Der Supercomputer wird mit 3,75 Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.
Prof. Volker Lindenstruth hält einen der rund 800 „Knoten“ des CSC-Rechners in der Hand. Sie alle werden bald ersetzt. Foto: Maik Reuß Prof. Volker Lindenstruth hält einen der rund 800 „Knoten“ des CSC-Rechners in der Hand. Sie alle werden bald ersetzt.
Frankfurt. 

Die Uni Frankfurt erhält einen neuen Superrechner. Seine Geschwindigkeit: drei Petaflops. Während Prof. Hans Jürgen Lüdde noch rechnet, wie viel das ist, weiß sein Kollege Prof. Volker Lindenstruth die Antwort: „Drei mal zehn hoch 15 Rechenoperationen pro Sekunde.“ Das ist schnell, ziemlich schnell.

Die beiden Chefs des „Center for Scientific Computing“ (CSC) stehen auf. Sie wollen ihren alten Supercomputer zeigen, der vor sechs Jahren Maßstäbe setzte, aber inzwischen bestenfalls ein Oldtimer ist. „Nach vier Jahren spätestens sollte man auch einen neuen Supercomputer haben“, so Lindenstruth.

Die beiden Professoren haben ihre Büros auf dem Uni-Campus Riedberg. Lüdde ist Physiker und Leiter des Arbeitsteams, das unter anderem über die Verteilung der Rechenzeit entscheidet. 70 Forscherteams der Goethe-Universität wollen auf den Rechner zugreifen.

„Libero“ im Team der Uni

„Ich bin mehr der Libero, der für die Außenwirkung da ist“, sagt Lindenstruth. Mit Herzblut und Kompetenz baut er Rechner, und das nicht erst seit gestern. Der alte Rechner, der erste des Center for Scientific Computing, war ebenfalls seine Idee, seine Architektur. Das CSC hat seinen Sitz auf dem Campus Riedberg, doch die Rechner stehen bei Infraserv in Höchst. „Da gibt es eine zuverlässige Kühlung, einen super Werkschutz – keiner kann auf das Gelände – und die Mieten sind auch nicht hoch“, so Lindenstruth. Steuern lassen die Rechner sich vom Riedberg aus. Die Ergebnisse kommen über Glasfaser von Höchst auf den Campus. Wenn wirklich mal was kaputt geht, muss man rausfahren und es reparieren. Zweimal in der Woche, so Lindenstruth, sei eine Wartung nötig.

Prof. Hans Jürgen Lüdde öffnet ein Rack. Das Geheimnis der Energieeffizienz liegt in der wassergekühlten Tür, die die Abwärme aufnimmt. Bild-Zoom Foto: Maik Reuß
Prof. Hans Jürgen Lüdde öffnet ein Rack. Das Geheimnis der Energieeffizienz liegt in der wassergekühlten Tür, die die Abwärme aufnimmt.

Lindenstuth und Lüdde wollen ihren Rechner schon bald auf Vordermann bringen: Mit neuen Prozessoren, neuen Grafikkarten. Am Grundsätzlichen ändert sich nichts: In zwei großen Serverräumen in Höchst stehen die 36 Schränke, die wassergekühlt sind. In diesen sogenannten Racks sind 800 Rechner aufgebaut. Diese Knoten verfügen jeweils über zwei Prozessoren und eine Grafikkarte. Weil sie jeweils längst mit mehreren „Kernen“ parallel rechnen, bringt es der Großrechner des CSC auf rund 20 000 Kerne. Im Idealfall arbeiten sie gemeinsam an einem Problem – einem Problem, das sich nur mit geballter Rechenkraft lösen lässt. Zum Beispiel kosmologische Simulationen oder Simulationen aus den Lebenswissenschaften.

Sechs Jahre ist der Rechner alt, viele der 800 Knoten – dem Motherboard am PC vergleichbar – sind bereits defekt. „Kein Wunder“, sagt Lindenstruth, „hier wird 24 Stunden am Tag an sieben Tagen in der Woche gearbeitet.“ Die neuen Prozessoren sollen schneller werden, die neuen Grafikkarten – sie erscheinen 2018 im Handel – auch. So viel schneller, dass sich, wenn alles klappt, die jetzige Rechengeschwindigkeit verfünffacht auf besagte drei Petaflops.

500 000 Euro nur für Strom

„Der Energieverbrauch steigt nicht gleichermaßen an. Wir erwarten, wenn alles gut geht, dass er gar nicht steigt“, sagt Lüdde. 350 Kilowatt ist die Leistungsaufnahme des Rechners. Das macht Stromkosten von 500 000 Euro im Jahr aus – so viel wie 500 Haushalte benötigen. Höchstens zehn Prozent dieser Energie wird für die Kühlung benötigt – ein Ergebnis der Architektur des Rechenzentrums.

Lindenstruth hat schon mehrere Rechner entworfen, die im Ranking der „Green 500“ der ressourcenschonendsten Rechner gelistet waren.

Wie gut genau der Rechner wird, können Lindenstruth und Lüdde noch gar nicht sagen. „Die Preise für die Grafikkarten müssen wir noch verhandeln. Es gibt viele Faktoren, zum Beispiel den Dollarkurs, die bestimmen, wie viele Karten wir uns leisten können.“ Lindenstruth versichert auch: Größe und Schnelligkeit sind gar nicht so entscheidend. Die Rechnungen müssen hochparallel gelöst werden können – jeder Speicherzugriff kostet Zeit, und auch die einzelnen Ergebnisse am Ende zusammenzubringen, geht nicht parallel. „Es ist wie mit einem Porsche. Im Stadtverkehr an der roten Ampel ist er auch nicht schneller als ein Traktor“, sagt Lindenstruth.

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