c't magazin für computer technik 15 vom 1.7.2013 - since

aktuell | SupercomputerAndreas StillerChinas große MilchstraßeDie Internationale Supercomputer-Konferenz ISC’13 unddie 41. Top500-Liste der SupercomputerMit knapp 34 Petaflops katapultiert sich Chinas Tianhe-2 (Milchstraße)klar an die Spitze der Supercomputer-Rangliste Top500. Eigentlich warer erst für 2015 geplant, doch mit Hilfe von Intel und 48ˇ000 Xeon-Phi-Coprozessoren klappte es schon deutlich früher.Chinas Top-Rechner wurde von der NationalUniversity of Defense Technology(NUDT) zusammen mit der chinesischen IT-Firma Inspur entwickelt und mit 32ˇ000 Intel-Xeon-E5-Prozessoren (Ivy Bridge) und 48ˇ000Xeon-Phi-Prozessoren bestückt – und zwarden preiswerten mit nur 57 Kernen. FürsFrontend kommen 4096 selbstentwickelteSPARC-V9-Prozessoren hinzu. Auch der nichtdetailliert beschriebene Interconnect ist eineNUDT-Eigenentwicklung.Jedes Sonnensystem (Knoten) der Milchstraßeverfügt über 64 GByte Hauptspeicherfür die Xeon-Doppelsonnen sowie 24 GBytein den drei Xeon-Phi-Planeten, was sich zu1,4 PByte aufsummiert. Die theoretische Spitzenleistungder insgesamt 3ˇ120ˇ000 Kerneliegt bei 54,9 PFlops.Wie NUDT-Softwarechefin Prof. Yutong Luim Gespräch mit c’t erklärte, haben beim Linpackalle Kerne mitgerechnet, also nicht nurdie Coprozessoren. Dennoch ist die Effizienz(Linpack- zu Spitzenleistung) von 62 Prozenteher bescheiden, kleinere Hybridsystemekommen auf bis zu 77 Prozent (HP-SystemPalmetto2 mit Nvidia Tesla K20 auf Platz 115).Aber mit der Größe des Systems steigen ebenauch die Kommunikationszeiten – man hörtebeim Tianhe-2 von bis zu 80 μs Ping-Zeit zwischenden entferntesten Knoten.Ebenfalls nicht ganz so hoch ist seine Effizienzin Bezug auf den Energieverbrauch, derohne Einbeziehung der externen Kühlanlagenbeim rund fünf Stunden laufenden Linpack-Benchmarkbei 17,8 MW lag. Mit 1902MFlops/W liegt sie etwas hinter dem TitanLinpack-Schöpfer und Top500-MitautorJack Dongarra überreicht die Sieger -urkunde an Prof. Kai Lu von der NationalUniversity of Defense Technology.Molekularer WeltrekordEine Simulation von über 4 Billionen Krypton-Molekülenmit 591,2 TFlops Performance– das ist ein neuer Weltrekord inder Simulationsszene, den im Rahmeneines vom BMBF geförderten ProjektesWissenschaftler aus München, Paderborn,Kaiserslautern und Stuttgart zusammenmit dem LRZ auf dem SuperMUC-Rechnererzielten. Dafür erhielten sie auf der ISC13den Award der Partnership for AdvancedComputing in Europe (PRACE).(Cray XK7, AMD-Bulldozer-Prozessoren undNvidia Tesla K20x) zurück, der 2143 MFlops/Werreicht. Spitzenreiter ist hier ein dafür getunteskleineres System namens Beacon an derUniversität von Tennessee, bestückt mit IntelXeon Phi mit 2550 MFlops/W.Beeindruckend war auch, mit welcherGeschwindigkeit die Chinesen den Rechneram National Supercomputer Center inGuangzhou aufgebaut haben. Prof. Lu erklärte,man habe am 15. April begonnen und am5.ˇMai lief bereits der erste Linpack über nahezualle 16ˇ000 Knoten und erreichte über30 Petaflops. Bis zum Schlusstermin derTop500-Liste konnte man das dann noch auf33,86 PFlops steigern.Der derzeit in Bluffdale, Utah, im Bau befindlicheRechner der NSA dürfte noch weitleistungsfähiger sein, damit er die vorge -sehene Unmenge von Internet- und Mail-Daten abfangen, entschlüsseln und analysierenkann. Die NSA wird seine Linpack-Rechenleistung wohl kaum melden, dochsein eingeplanter Energieverbrauch von 65MW lässt sie erahnen: gut zweieinhalbmal soviel wie beim neuen Top500-Spitzenreiter,der samt Kühlung 25 MW verbraucht.Was man mit so einem 65-MW-Rechneralles anfangen kann, berichtete der umtriebigeKrypto-Experte, Prof. Dr. Daniel J. Bernstein(djb) von der University of Illinois. Eswies darauf hin, dass es zwar selbst für dieNSA nicht so einfach sei, einen einzigen perAES verschlüsselten Text oder einen SHA-Hash zu knacken – aber bei der Massen -beschnüffelung hat man es ja mit vielen tausendparallelen Entschlüsselungen zu tun,was die Effizienz im Durchsatz erheblichsteigert.Die bisherige Nummer 1 hält jedenfalls dieFahne der freien Wissenschaft hoch, derTitan des amerikanischen Oak Ridge NationalLaboratory. Er belegt mit 17,6 PFlops nunmehrPlatz zwei, knapp vor dem „classified“Blue Gene/Q-Rechner Sequoia des LawrenceLivermore National Laboratory mit 17,2PFlops. Platz 4 hält der mit SPARC64-VIII-Prozessorenbestückte japanische K Computer(10,5 PFlops) des RIKEN-Instituts vor einemweiteren Blue-Gene/Q-System: Mira im ArgonneNational Lab mit 8,6 PFlops. In etwadieser Performancegegend dürfte auch derBlueWaters der NCSA an der Universität Illinois(Cray XE6 und XK7 mit AMD Bulldozerund Nvidia K20) liegen, wenn denn die BetreiberLinpack-Werte melden würden – aberdas wollen sie nicht. Linpack als einziges Maßfür die Leistungsfähigkeit von Supercomputernsteht ohnehin immer stärker in der Kritik.Mit der Green Graph500 etabliert sichschon Konkurrenz. Top500-Mitautor Dongarrahat reagiert und eine neue Metrik auf Basisvon Sparse Matrix Multiplication vorgestellt:HPCG (High Performance Conjugate Gradient)soll den aktuellen wissenschaftlichenAufgabenstellungen (sowie den Wünschendes Departments of Energy) besser gerechtwerden. Diese Metrik soll in Zukunft parallelzum Linpack in die Top500-Liste einfließen –vielleicht macht dann auch BlueWaters wiedermit.LänderpunkteDeutschland hat weiterhin zwei Systemeunter den Top 10, den JuQueen mit Blue-Gene/Q-Prozessoren am ForschungszentrumJülich auf Platz 7 sowie den SuperMUCmit Intel-Xeon-E5 und Heißwasserkühlungam Leibniz-Rechenzentrum in Garching aufPlatz 9.In der Länderwertung ist China trotz einesleichten Rückgangs von 72 auf 65 klar dieNummer zwei hinter den USA, die mit 253mehr als die Hälfte aller Systeme der Top500-Liste stellen (zuvor 250). Mit weitem Abstandfolgen Japan (30), Großbritannien (29),Frankreich (23) und Deutschland (19). Europa22 c’t 2013, Heft 15