aktuell | Super<strong>computer</strong>Andreas StillerChinas große MilchstraßeDie Internationale Super<strong>computer</strong>-Konferenz ISC’13 unddie 41. Top500-Liste der Super<strong>computer</strong>Mit knapp 34 Petaflops katapultiert sich Chinas Tianhe-2 (Milchstraße)klar an die Spitze der Super<strong>computer</strong>-Rangliste Top500. Eigentlich warer erst für 20<strong>15</strong> 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 1<strong>15</strong>).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 <strong>vom</strong> 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 Super<strong>computer</strong> Center inGuangzhou aufgebaut haben. Prof. Lu erklärte,man habe am <strong>15</strong>. 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 Super<strong>computer</strong>nsteht 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 <strong>15</strong>
aktuell | Super<strong>computer</strong>Die Firma Christmann und die UniversitätBielefeld präsentierten einen Microservermit Samsungs Handy-Chip Exynos.insgesamt konnte von 105 auf 112 Systemeetwas zulegen. In Rechenleistung ausgedrücktist Deutschland mit 11,3 PFlops inEuropa führend, vor Frankreich (8,9 PFlops)und Großbritannien (8,1 PFlops).Bei den Herstellern hat Hewlett-Packardjetzt wieder stückzahlmäßig die Nase vor IBMmit 190 gegenüber 160 – in der letzten Listewar es fast genau andersherum. Aber weiterhinführt IBM um mehr als Faktor zwei inpuncto Rechenleistung (73,2 zu 31,5 PFlops).In dieser Beziehung liegt Cray dank des Zukaufsvon Appro mit 34,1 PFlops (49 Systeme)noch knapp vor HP.Bye, bye AMDIntel konnte seine Dominanz bei den Hauptprozessorennoch weiter ausbauen und liegtnun bei über 80 Prozent. 403 (zuvor 380)Systeme der Top500 sind mit Intel-Prozessorenbestückt – darunter auch drei mit demnoch gar nicht offiziell erschienenen Ivy-Bridge-EP. Die Firma AMD indes verschwindetallmählich aus dieser Szene, hatte erstmalsauch gar keinen Stand mehr auf derISC. Ihr Rechneranteil in der Top500-Listeging von 60 auf 49 zurück. AMDs HauptpartnerCray wechselt mit fliegenden Fahnen zuIntel. Die XC30-Rechner mit CodenamenCascades mit Xeon E5 und Aries-Interconnectsind ab jetzt verfügbar, ab viertemQuartal dann auch in der Variante mit NvidiaTesla K20x, kurze Zeit später sollen dann dieXC30 mit Xeon Phi im Dense-Formfaktor (5110D) folgen.Bei den neu auf der Liste aufgenommenenSystemen findetman Opterons gerade mal nochin 3 von 179, darunter im Meg -ware-Cluster der Universität Bayreuth.Nur am Megware-Standwar auf der Ausstellung noch einAMD-Schild zu finden – auf einemSeamicro-Microserver, bestücktüberwiegend mit Intels Atom.Der kleine Rest von 98 Prozentder Neusysteme verwendet Intel-Prozessoren. Auch von IBM-Prozessorenist bei den Neusystemennichts zu sehen. Die Zahl der PowerundPowerPC-Systeme in der Liste ging von53 auf 42 zurück. Hier wabern gar Gerüchte,IBM könne den Blue Gene ganz aufgeben –andererseits gibt es hierfür noch zahlreicheBestellungen, etwa aus den Philippinen oderaus der Schweiz für das Blue-Brain-Projektzur Simulation eines Rattenhirns. Hierfür sollin Luzern am CSCS ein Blue-Gene/Q-Systeminstalliert werden, das zusätzlich zu den64ˇTByte Hauptspeicher mit 128 TByte Flashversehen ist.Neue Konkurrenz zu Intel ist nicht wirklichin Sicht. ARM hat derzeit noch keinen größerenRechner für HPC und (noch) keinen Standauf der ISC. Das britische Designhaus war allerdingsmit Vorträgen über zukünftige Designssowie auf Partnerständen mit aktuellenvertreten, etwa bei Mellanox mit InfiniBandfür Nvida Tegra 3 oder mit dem von der FirmaChristmann zusammen mit der UniversitätBielefeld entwickelten Microserver mit SamsungExynos 5120. Für Gleitkommaperformancesorgt hier übrigens die integrierteMali-CPU – daher läuft der Server im Moment,wohl als einziger seiner Art, mit Android, da esfür Linux noch keine Mali-OpenCL-Treibergibt. Vielleicht, so hoffen nicht wenige, wirdNEC nach längerer Pause wieder aktiv und miteinem neuen Vektorrechner die Szene aufmischen.Das wäre was für das Höchstleistungsrechenzentrumin Stuttgart, dessen Chef, Prof.Dr. Michael Resch, sich im Gespräch mit c’tnicht allzu sehr überzeugt von den GPUs undCoprozessoren für einen Großteil der auf demHLRS laufenden Projekte zeigte.Dennoch, Intels Xeon Phi hält im HPC-Bereich so langsam Einzug. 11 Systeme inder Top500-Liste sind inzwischen mit IntelsCoprozessor bestückt, gegenüber 39 mit NvidiaTesla. Nicht zuletzt dank der vielen Akzeleratorenstieg die Gesamtperformance derauf der Liste stehenden Super<strong>computer</strong> gegenüberNovember 2012 um 38 Prozent von162 auf 223 PFlops. Um überhaupt auf dieListe zu kommen, muss ein System jetzt96,6ˇTFlops leisten.(as)Südafrika gewinntSie brauchten keine Vuvuzelas zum Anfeuern:Das Studenten-Team des Centrefor High Performance Computing ausKapstadt gewann den Gesamtpreis beider Student Cluster Challenge ISC’13.Acht Teams waren angetreten, darunterdie beiden favorisierten Teams aus China,die sich erst nach aufwendiger Vorentscheidungim Heimatlande qualifizierthatten. An drei Tagen mussten ihre mitgebrachtenCluster zahlreiche klassischeHPC-Aufgaben bei maximal 3 kW Energieverbrauchabsolvieren. Einige davon, wieLinpack, waren vorab klar, andere wurdenerst im Verlaufe des Wettbewerbs bekanntgegeben. Dass sich die Südafrikanervor die chinesischen, amerikanischen,deutschen und englischen Teams setzenwürden, hatte wohl keiner gedacht.So viel sichtbare Freude wie bei denSüdafrikanern gabs bei der Sieger -ehrung der Student Cluster Challengewohl noch nie.Die Top 10 der 41. Top500-Liste der Super<strong>computer</strong>Platz (vor. Liste) Rechner (Hersteller) Betreiber Land CPU-Kerne GPU-Kerne Rmax (TFlops) En.- Verbr. [MW]1(-) Tianhe-2 (NUDT) National University of Defence Technology China 32ˇ000 x 12 Xeon E5 (Ivy Bridge), 2,2 GHz 48ˇ000 x 57 Xeon Phi 33ˇ862 17,82 (1) Titan (Cray) Oak Ridge National Lab USA 18ˇ688 x 16 Opteron, 2,2 GHz 18ˇ688 x 14 Nvidia Tesla K20x 17ˇ590 8,213 (2 upgr) Sequoia (IBM) Lawrence Livermore National Lab USA 98ˇ304 x 16 Bluegene/Q 1,6 GHz – 17ˇ173 7,894 (3) K Computer (Fujitsu) RIKEN Advanced Institute forJapan 88ˇ128 x 8 SPARC64 VIIIfx, 2 GHz – 10ˇ510 12,7Computational Science (AICS)5 (4 upgr) Mira (IBM) Argonne National Lab USA 49ˇ<strong>15</strong>2 x 16 Bluegene/Q 1,6 GHz – 8587 3,956 (7 upgr) Stampede (Dell) Texas Advanced Computing Center (TACC) USA 11ˇ550 x 8 Xeon-E5, 2,7 GHz 6006 x 61 Intel Xeon Phi 5168 4,517 (5 upgr) JuQUEEN (IBM) Forschungszentrum Jülich Deut. 28ˇ672 x 16 Bluegene/Q 1,6 GHz – 5008 2,38 (65) Vulcan (IBM) Lawrence Livermore National Lab USA 24ˇ576 x 16 Bluegene/Q 1,6 GHz – 4293 1,929 (6) SuperMUC (IBM) Leibniz-Rechenzentrum Deut. 18ˇ432 x 8-Xeon E5, 2,7 GHz – 2897 3,4210 (8) Tianhe-1A (NUDT) National Super-Computer Center Tianjin China 14ˇ366 x 6 Xeon 2,93GHz 7168 x 14 Tesla M2050 2566 4,04c’t 2013, Heft <strong>15</strong>23
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