Supercomputer „Titan“ nimmt Betrieb auf

Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Tennessee hat seinen Supercomputer „Titan“ in Betrieb genommen. Er gilt als der weltweit schnellste Rechner für öffentliche Wissenschaftsanwendungen. Die Spitzenleistung beträgt über 20 Petaflops, also mehr als 20 Billiarden Fließkomma-Operationen pro Sekunde. Damit ist Titan über zehnmal schneller als der Vorgänger „Jaguar“, der bei gleicher Baugröße auf 2,3 Petaflops kam. Zugleich arbeitet Titan mit einem Energieverbrauch von 9 Megawatt rund fünfmal sparsamer.

Das neue System basiert auf einem Cray XK7 mit 18.688 Knoten, von denen jeder aus einer 16-Kern-Opteron-CPU 6274 von AMD und einer Tesla-K20-GPU von Nvidia mit Kepler-Architektur besteht. Außerdem stellt es über 700 Terabyte Speicher zur Verfügung.

„Titan“ basiert auf einem Cray XK7 mit über 18.000 16-Kern-CPUs und Kepler-GPUs (Bild: ORNL).

Titan wird im Oak Ridge National Laboratory, das zum Forschungsnetzwerk des US-Energieministeriums gehört, als Open-Science-System betrieben. Mit seiner Hilfe können Forscher aus Hochschulen, staatlichen Labors und Unternehmen physikalische und biologische Phänomene modellieren. Zu den wichtigsten Forschungsprojekten zählen die Entwicklung von kommerziell praktikablen Biokraftstoffen, sauberen Verbrennungsmotoren, moderner Kernenergie und effizienter Solarenergie. Weitere mögliche Einsatzgebiete sind Materialkunde, Klimaforschung und Astrophysik.

„Wissenschaft und Technologie sind seit jeher unser oberstes Ziel und Titan ist ein bahnbrechendes Werkzeug, auf das Forscher weltweit zugreifen können, um durch das GPU-beschleunigte Computing Durchbrüche in verschiedensten Gebieten zu erreichen“, sagte Jeff Nichols, Associate Laboratory Director für Computing und computergestützte Wissenschaften am Oak Ridge National Laboratory. „Durch die Kombination von GPUs und CPUs in einem einzelnen System wird weniger Energie als bei CPUs alleine benötigt. Es ist ein verantwortungsvoller Schritt, unsere CO2-Bilanz zu verbessern.“ Die neuen Tesla-GPUs böten eine bisher unerreichte Leistung, ohne den Energieverbrauch einer Kleinstadt in Kauf nehmen zu müssen. Sie lieferten etwa 90 Prozent der Rechenleistung.

Die Entwicklung von Titan begann vor drei Jahren mit der Entscheidung des ORNL, den ehemals führenden Supercomputer Jaguar aufzurüsten. Hätte man nur die CPUs getauscht, um dieselbe Leistung zu erzielen, würde es jetzt mehr als das Vierfache der aktuellen Größe belegen und mehr als 30 Megawatt verbrauchen.

Zum offiziellen Start von Titan hat das Department of Energy 4,7 Milliarden Supercomputing-Stunden in Oak Ridge und einer anderen Anlage im Rahmen seines Programms Novel Computational Impact on Theory and Experiment (INCITE) zur Verfügung gestellt. Daran nehmen 61 Wissenschafts- und Forschungsprojekte teil, mit „hohem Potential, Erkenntnisse und Innovation zu beschleunigen“.

Das von Cray gebaute System konkurriert direkt mit dem laut aktueller Top-500-Liste schnellsten Supercomputer der Welt, dem „Sequoia“ auf Basis von IBMs BlueGene/Q. Er steht im Lawrence Livermore National Laboratory des US-Energieministeriums und erreicht mit seinen 1.572.864 Kernen eine Spitzenleistung von 20,13 Petaflops. Im Regelbetrieb schafft es 16,32 Petaflops. Titans Vorgänger Jaguar eroberte die Spitze der Top-500-Liste Ende 2009 und verteidigte sie rund ein Jahr lang, ehe das chinesische System „Tianhe-1A“ vorbeizog, das ebenfalls zum Großteil auf Grafikprozessoren von Nvidia basiert.

[mit Material von Shara Tibken, News.com]