Das Fraunhofer Institut Techno- und Wirtschaftsmathematik berechnet aufwändige Simulationen und Visualisierungen mit "Hercules", einem der schnellsten Supercomputer Deutschlands. Der Cluster besteht aus 272 Standard-Servern von Dell und ist einer der grünsten weltweit. Mit innovativen Kühlkonzepten wird zusätzlich Strom gespart.
Das Fraunhofer Institut Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern nutzt mit Hercules einen neuen Supercomputer, der bei rechenintensiven Aufgaben in den Bereichen simulierte Realität, CAE, parallele Softwarearchitekturen und Algorithmen, Performance-Analysen, Seismik, Grid Computing und Visualisierung zum Einsatz kommt.
"Hercules rechnet mit 8,1 TFLOPS und ist damit der neuntschnellste Supercomputer Deutschlands", erklärt Dr. Franz-Josef Pfreundt, Bereichsleiter Competence Center High Performance Computing and Visualization und Rechenzentrumsleiter am ITWM. Im aktuellen Top-500-Ranking der weltweit schnellsten Höchstleistungsrechner unter www.top500.org liegt er auf Position 134. Angetrieben wird Hercules von 1.088 Rechenkernen, die in 272 PowerEdge-1950- und -2950-Servern von Dell mit insgesamt 544 Dual-Core-CPUs untergebracht sind.
Die Anforderungen des ITWM an den neuen Höchstleistungs-Cluster bestanden allerdings nicht nur in hoher Rechenleistung. Er sollte zudem besonders energieeffizient sein. Das erreichte das ITWM durch eine Reihe von Maßnahmen. Eine davon: Die Beschaffung entsprechender Computersysteme mit effizienter Stromversorgung. Den Auftrag zur Implementierung von Hercules erhielt Cluster-Spezialist Linux Networx, der auf Dell als Serverlieferanten setzt. "Die von Dell eingesetzten Netzteile sind für ihre hohe Effizienz bekannt", so Dr. Franz-Josef Pfreundt.
Weitere Energieeinsparungen erzielte das ITWM durch den Einsatz spezieller Server-Komponenten: So kommen ausschließlich Strom sparende Dual-Core-Prozessoren Intel 5148 LV (Low Voltage) mit 40 Watt Stromaufnahme zum Einsatz. "Außerdem nutzen wir pro Knoten nur vier Speichermodule, was den Energieverbrauch weiter verringert", unterstreicht Pfreundt. Hinzu kommen SAS-Festplatten, die zirka 30 Prozent weniger Strom verbrauchen als gängige SCSI-Laufwerke. Schließlich erreichte Dell durch die Optimierung des BIOS eine Reduzierung des Stromverbrauchs der internen Lüftung auf ein Minimum.
Ergänzend zu den Einsparungen durch die einzelnen Systeme und Komponenten hat das ITWM ein ausgeklügeltes Kühlungssystem implementiert. So wird der Computerraum, in dem Hercules seine Dienste verrichtet, die meiste Zeit des Jahres direkt durch Außenluft und eine freie Kühlung temperiert. Zur Erzeugung von Kälte wird im Sommer ein BHKW (Blockheizkraftwerk) in Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eingesetzt. Zudem sind die Racks, in denen Hercules untergebracht ist, an ihrem Kopf mit Schutzschilden ausgestattet, die das Rückströmen warmer Abluft verhindern. Dadurch wurde die Luftzirkulation im Serverraum optimiert. Die Kühlung durch Außenluft funktioniert problemlos bis zu 20 Grad Außentemperatur.
Durch das innovative Kühlkonzept müssen auch die Server-Ventilatoren nicht permanent mit voller Leistung arbeiten. "Insgesamt haben wir den Stromverbrauch der Server so um circa 30 Prozent reduziert - Energie, die auch nicht weggekühlt werden muss", freut sich Dr. Pfreundt. Mit all diesen Energiesparmaßnahmen erreicht Hercules einen Wirkungsgrad von über 0,1 GFLOPS/Watt pro Knoten. Insgesamt verbraucht der Cluster damit unter 80 Kilowatt. "Mit diesen Werten", unterstreicht Dr. Pfreundt, "sollten wir es problemlos in die Green500-Liste schaffen." Die Green500-Liste wird erstmals im November 2007 unter www.green500.org veröffentlicht und führt die umweltfreundlichsten Supercomputer der Welt.
Das Fraunhofer Institut Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern nutzt mit Hercules einen neuen Supercomputer, der bei rechenintensiven Aufgaben in den Bereichen simulierte Realität, CAE, parallele Softwarearchitekturen und Algorithmen, Performance-Analysen, Seismik, Grid Computing und Visualisierung zum Einsatz kommt.
"Hercules rechnet mit 8,1 TFLOPS und ist damit der neuntschnellste Supercomputer Deutschlands", erklärt Dr. Franz-Josef Pfreundt, Bereichsleiter Competence Center High Performance Computing and Visualization und Rechenzentrumsleiter am ITWM. Im aktuellen Top-500-Ranking der weltweit schnellsten Höchstleistungsrechner unter www.top500.org liegt er auf Position 134. Angetrieben wird Hercules von 1.088 Rechenkernen, die in 272 PowerEdge-1950- und -2950-Servern von Dell mit insgesamt 544 Dual-Core-CPUs untergebracht sind.
Die Anforderungen des ITWM an den neuen Höchstleistungs-Cluster bestanden allerdings nicht nur in hoher Rechenleistung. Er sollte zudem besonders energieeffizient sein. Das erreichte das ITWM durch eine Reihe von Maßnahmen. Eine davon: Die Beschaffung entsprechender Computersysteme mit effizienter Stromversorgung. Den Auftrag zur Implementierung von Hercules erhielt Cluster-Spezialist Linux Networx, der auf Dell als Serverlieferanten setzt. "Die von Dell eingesetzten Netzteile sind für ihre hohe Effizienz bekannt", so Dr. Franz-Josef Pfreundt.
Weitere Energieeinsparungen erzielte das ITWM durch den Einsatz spezieller Server-Komponenten: So kommen ausschließlich Strom sparende Dual-Core-Prozessoren Intel 5148 LV (Low Voltage) mit 40 Watt Stromaufnahme zum Einsatz. "Außerdem nutzen wir pro Knoten nur vier Speichermodule, was den Energieverbrauch weiter verringert", unterstreicht Pfreundt. Hinzu kommen SAS-Festplatten, die zirka 30 Prozent weniger Strom verbrauchen als gängige SCSI-Laufwerke. Schließlich erreichte Dell durch die Optimierung des BIOS eine Reduzierung des Stromverbrauchs der internen Lüftung auf ein Minimum.
Ergänzend zu den Einsparungen durch die einzelnen Systeme und Komponenten hat das ITWM ein ausgeklügeltes Kühlungssystem implementiert. So wird der Computerraum, in dem Hercules seine Dienste verrichtet, die meiste Zeit des Jahres direkt durch Außenluft und eine freie Kühlung temperiert. Zur Erzeugung von Kälte wird im Sommer ein BHKW (Blockheizkraftwerk) in Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eingesetzt. Zudem sind die Racks, in denen Hercules untergebracht ist, an ihrem Kopf mit Schutzschilden ausgestattet, die das Rückströmen warmer Abluft verhindern. Dadurch wurde die Luftzirkulation im Serverraum optimiert. Die Kühlung durch Außenluft funktioniert problemlos bis zu 20 Grad Außentemperatur.
Durch das innovative Kühlkonzept müssen auch die Server-Ventilatoren nicht permanent mit voller Leistung arbeiten. "Insgesamt haben wir den Stromverbrauch der Server so um circa 30 Prozent reduziert - Energie, die auch nicht weggekühlt werden muss", freut sich Dr. Pfreundt. Mit all diesen Energiesparmaßnahmen erreicht Hercules einen Wirkungsgrad von über 0,1 GFLOPS/Watt pro Knoten. Insgesamt verbraucht der Cluster damit unter 80 Kilowatt. "Mit diesen Werten", unterstreicht Dr. Pfreundt, "sollten wir es problemlos in die Green500-Liste schaffen." Die Green500-Liste wird erstmals im November 2007 unter www.green500.org veröffentlicht und führt die umweltfreundlichsten Supercomputer der Welt.
