Casting Journal Mai 2004 - vonRoll casting

Engineering CenterCluster-Technologie bei vonRoll castingAnfang Januar 2004 hatdas Engineering Centerder vonRoll castingeinen «Supercomputer»mit 8 parallelen Prozessorenfür die Simulationdes Giessprozessesund der Gussteilerstarrungin Betrieb genommen.Simulationen,welche bis anhin aufeinem einzelnen Prozessor(z.B. auf einerWorkstation) gelaufensind, benötigen auf demneuen PC-Cluster bis zusiebenmal weniger Zeit.Au début de janvier2004, le centre d'ingénieriede vonRoll casting amis en service un«supercomputer» avec 8processeurs en parallèlepour la simulation duprocessus de coulée et dela solidification. Lessimulations qui se sontdéroulées auparavantsur un seul processeur(par ex. sur une stationde travail) ont demandéjusqu'à 7 fois moins detemps sur le nouveauCluster PC.6 | castingJournal | Mai 2004Mehrere Tage dauernde Simulationen werdenso auf wenige Stunden reduziert. Damitnimmt nicht nur die Leistungsfähigkeit desEngineering Centers zu, sondern auch dieQualität der Simulationen wird besser. BeiGussteilen mit mehreren Tonnen Gewichtbzw. grossem Volumen mussteoft die Zahl der Zellenreduziert werden, damit dieRechenzeit nicht ins Unermesslicheanstieg. Die hoheRechenleistung des Clustersmacht es möglich, die Anzahlder Zellen wieder zu erhöhen.So sind Zellenzahlen von biszu mehreren 10 Millionenheute keine Seltenheit.HochschulenTelekomindustrieAutomobilindustrieWetter und KlimaForschungGeophysikRegierung und MilitärFinanzinstituteDatenverwaltungEnergieerzeugungComputerherstellerPharmaindustrieIndustrie diverseWas ist ein Cluster und wiefunktioniert erEin Cluster ist vereinfachtgesagt ein kostengünstigerSupercomputer, also ein extremleistungsfähiger Grossrechner.Es gibt heute imWesentlichen zwei TypenSupercomputer, die sichdurch ihre Arbeitsweiseunterscheiden: der Vektorrechner(z.B. Cray) und derParallelrechner. Der Vektorrechnerbesteht aus wenigen,extrem schnellen und teurenVektorprozessoren, welcheProbleme um ein Vielfachesschneller lösen als ein normalerPC-Prozessor. Ihr Nachteil ist der hohePreis. Parallelrechner oder Cluster bestehenaus sehr vielen, parallel geschalteten Standard-Prozessoren(PC-Prozessoren). Diegeringe Leistung des einzelnen Prozessorswird durch ihre hohe Anzahl wieder kompensiert.Im Laufe der Zeit hat sich dieCluster-Technologie jedoch zu einer hochleistungsfähigenVariante entwickelt, die denVergleich mit Vektorrechnern nicht zuscheuen braucht. Die Anschaffungskosteneines PC-Clusters betragen in der Regel einenBruchteil vergleichbarer Vektor-Systeme.Wo werden solche Supercomputer eingesetztDer kleinste Cluster, wie z.B. in einem PC,besteht aus zwei Prozessoren. Die grössteninstallierten Cluster laufen zurzeit mit mehrerenTausend Prozessoren.Cluster werden überall dort eingesetzt, worechenintensive Probleme zu lösen sind.0 5 10 15 20 25 30 35(Quelle: www.top500.org, Nov. 2003)Einsatzbereiche von Clustersystemen in Europa Ende 2003.Domaines d'application de systèmes Cluster en Europe à la fin de 2003.Hardware Prozessoren Rechenzeit BeschleunigungPentium 11, 866 Hz, 1 30 h 1,0 ×512 MB RAMIntel Xeon, 1,7 GHz, 1 25 h 1,2 ×512 MB RAMPC-Cluster, Intel Xeon, 2,8 GHz, 8 4 h 7,5 ×2 GB RAM pro KnotenVergleich der Simulationsleistung dreier verschiedener Hardwaresystemeam Beispiel eines Verdichtergehäuses.Comparaison des puissances de simulation de trois systèmes hardware àl'exemple d'un bâti de compresseur.Wissenschaft, Militär und Geheimdienstestehen ganz vorne auf der Liste derjenigen,die von den Leistungen solcher Maschinenabhängig sind. Atomexplosionen lassen sichnur durch Supercomputer relativ gut simulieren.Die NSA (National Security Agency,US-Geheimdienst) entwickelt ihre eigenenSupercomputer, die auf das Knacken vonkodierten Informationen mit starkem Verschlüsselungsalgorithmusspezialisiert sind.Viel häufiger werden Supercomputer jedochfür den kommerziellen Bereich genutzt. Einklassisches Beispiel dafür ist die Wettervorhersage.Das Bestreben nach immer genauerenVorhersagen führt zu Berechnungen mitnoch mehr Parametern und noch mehrRechenzeit. Eine Vorhersage darf nicht Tagebis Wochen dauern, sondern muss innerhalbStunden gemacht werden können. So setztbeispielsweise das «Forecast Systems LaboratoryNOAA» in den USA einen Cluster mit