Supercomputer VSC-4: Rechenpower für die Forschung
Der Supercomputer VSC-4 (Vienna Scientific Cluster 4) wurde Anfang Dezember 2019 offiziell in Wien in Betrieb genommen. Der Großrechner steht an der Technischen Universität (TU) Wien, er wurde jedoch als Gemeinschaftsprojekt von mehreren Universitäten entwickelt. Das Rechenmonster ist der mit Abstand leistungsfähigste Computer in Österreich. Seine gigantische Rechenleistung wird für die komplexesten Berechnungen der österreichischen Wissenschaft benötigt. Unter anderem soll der Supercomputer VSC-4 den Urknall präzise simulieren können.
Der Vienna Scientific Cluster 4.
Foto: Lenovo
Supercomputer VSC-4: Installation und Inbetriebnahme
Seit dem 2. Dezember 2019 verfügen die Wissenschaftler der Technischen Universität Wien über eine Rechenleistung auf. Die wissenschaftliche Forschung benötigt eine solche Rechenleistung dringend für ihre ambitionierten Projekte. Der Supercomputer steht nicht ohne Grund im Objekt 214 an der Franz Grill Straße Nr 9. Der Standort verfügt über einen 10-Kilovolt-Anschluss sowie entsprechende Kühlmöglichkeiten. Der direkte mit Öl gekühlte Vorgänger VSC-3 steht ebenfalls an diesem Standort. Obwohl der Supercomputer VSC-4 an der TU Wien in Betrieb genommen wurde, ist dies ein Ergebnis einer beachtlicher Zusammenarbeit. 5 österreichische Universitäten, die Technische Universität in Wien, die Universität Wien, die Technische Universität Graz, die Universität Innsbruck und die Universität für Bodenkultur in Wien haben sich zu einem Gemeinschaftsprojekt zusammengeschlossen. In Kombination mit der großen finanziellen Unterstützung (8,1 Millionen Euro) durch das österreichische Ministerium konnten die Wissenschaftler einen neuen Supercomputer entwickeln. Die Komponenten für den Bau stammen aus dem Hause Lenovo. Die Installation wurde vom Unternehmen EDV-Design durchgeführt. Der Supercomputer kostet insgesamt 8 Millionen Euro. Für den Anschluss des Computers und die nötigen Zuleitungen entstanden zusätzliche Kosten in Höhe von rund 600.000 Euro.
Welche Hardware kommt zum Einsatz?
Der Supercomputer VSC-4 besteht aus 790 Knoten mit jeweils 2 Prozessoren sowie 24 Kernen. Die CPUs stammen aus dem Hause Intel und tragen die Bezeichnung Xeon Platinum 8174. Die insgesamt 37.920 Kerne besitzen einen Standardtakt von jeweils 3,1 GHz. Der Cluster des Supercomputers wurde aus mehreren Lenovo „SD650“ Thinksystemen gebaut. Auf zusätzliche Beschleuniger in Form von Grafikkarten wurde bei der Konstruktion des Supercomputers verzichtet. Als Betriebssystem nutzt das österreichische Rechenmonster den Enterprise Server 12 Service Pack 3 von Suse Linux. Aufgrund einer besonders effizienten Wasserkühlung soll der Supercomputer VSC-4 so wenig wie möglich Energie benötigen. Die Prozessoren sind direkt mit der Wasserkühlung verbunden und sollen sich nicht überhitzen. Insgesamt besitzt der Computer über 37.920 Prozessorkerne. Dadurch schafft der Giga-Computer typischerweise eine Rechenleistung von 2,7 Petaflops. Dies ist gleich in vielfacher Hinsicht beachtlich, denn durch den Supercomputer konnten die österreichischen Wissenschaftler zum ersten Mal die magische Petaflop-Schallmauer durchbrechen.
ThinkSystem SD650 mit Direct to Node Warmwasserkühlung.
Foto: Royalty free
Mehr Leistung durch universitäre Zusammenarbeit
Laut den Professoren Regina Hitzenberger und Johannes Fröhlich hat sich die gemeinsame Strategie der 5 VSC-Partneruniversitäten schon mehrfach in der Vergangenheit bewährt. In Kombination mit der finanziellen Unterstützung durch das österreichische Wirtschaftsministeriums erhielten die Forschungsgruppen der Universitäten Zugriff auf eine herausragende Infrastruktur. Gemäß den Aussagen von Hitzenberger wäre eine solche High-Performance-Computing-Infrastruktur an nur einer Universität nicht realisierbar gewesen. Sogar Iris Rauskala, die österreichische Bundesministerin für Wissenschaft, Forschung und Bildung, erschien zur offiziellen Inbetriebnahme des Supercomputer VSC-4 und sagte: „Mit dem neuen Supercomputer sei gewährleistet, dass die wissenschaftliche Forschung in Österreich im Bereich des High-Performance-Computings auch zukünftig einen weltweiten Spitzenplatz einnehmen wird“. Durch die Kooperation den 5 Universitäten konnten die Leistungen der Vorgänger des VSC-4 deutlich übertroffen werden.
Der Supercomputer VSC-4 im Vergleich zu Vorgängern und Konkurrenten
Die Rechenleistung des österreichischen Supercomputers beträgt beachtliche 2,7 Petaflops. Damit schafft der Computer Millionen Milliarden von Rechenoperationen in der Sekunde. Der erste Supercomputer VSC-1 wurde 2009 in Betrieb genommen und verfügt über eine Leistung von 50 Teraflops. Mit einer maximalen Rechenkapazität von bis zu 3,7 Petaflops ist der VSC-4 aktuell der mit Abstand leistungsstärkste Computer in Österreich. Die derzeit schnellsten Supercomputer der Welt befinden sich in den USA. Die Systeme basieren auf der leistungsstarken Power9-Plattform von IBM und heißen Summit (143 Petaflops) und Sierra (94 Petaflops). Im weltweiten Vergleich schafft es der österreichische Supercomputer VSC-4 aktuell auf den 93. Platz der Top-500-Weltrangliste.
Für welche Forschungsbereiche wird der Supercomputer VSC-4 zukünftig eingesetzt?
Der VSC-4 soll genau wie seine 3 Vorgänger (VSC, VSC-2 sowie VSC-3) für viele unterschiedliche Forschungsbereiche genutzt werden. Das Rechenmonster kann realistische Simulationen vom früheren Universum (direkt nach dem Urknall) oder medizinische Simulationen erstellen. Der Supercomputer wird in vielen Bereichen der Bioinformatik zum Einsatz kommen. Er soll durch Berechnungen bei der Entwicklung von neuen Materialien eine große Rolle spielen. Darüber hinaus soll der Giga-PC realistische Modelle, mit denen sich öffentliche Verkehrsmittel optimal managen lassen, erstellen. In vielen wichtigen Forschungsbereichen werden Großrechner mit einer extrem hohen Rechenleistung benötigt. Ohne ein Rechenmonster wie den neuen VSC-4 würden einige Forschungen in Zukunft stillstehen und viele Projekte nicht bewältigt werden können.
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