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Ausgerechnet ...

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Ausgerechnet ...

Am 21. Juli 2006 wurde in Garching bei München Deutschlands zweitschnellster Supercomputer in Betrieb genommen. Was alles in dem Höchstleistungsrechner Bayern 2 (HLRB 2) steckt, und wozu man solche Zahlenfresser braucht, erfahrt ihr hier ...

Die Bayerische Akademie der Wissenschaften errichtete in Garching bei München den größten und modernsten Neubau eines wissenschaftlichen Rechenzentrums in Deutschland: das Leibniz-Rechenzentrum. Dazu gehört auch ein so genannter Supercomputer: der Höchstleistungsrechner Bayern 2 (HLRB 2). Für rund 38 Millionen Euro wurden Wissenschaftlerträume wahr. Momentan läuft der neue Superrechner in der ersten Ausbaustufe. Aber schon jetzt schafft der Rechner gut 26 TeraFLOPS.

Er steht in vollklimatisierten und besonders gesicherten Räumen. Man kann nur über eine videoüberwachte Brücke in das Herz des Computers vordringen. Auf 560 Quadratmetern stehen dort viele große Kästen, in denen die einzelnen Prozessorgruppen arbeiten. Mehr als 21 Kilometer Netzwerkkabel sorgen für den Datenfluss. Der Rechner braucht fast 1000 Kilowatt elektrischer Leistung. Eine Klimaanlage wälzt pro Stunde 400 000 Kubikmeter Luft um, die zur Kühlung benötigt werden. HLRB2 wiegt rund 100 Tonnen.Das zugrundeliegende Betriebssystem ist SuSe Enterprise Server 10.

Tera... was ?

FLOPS ist die Abkürzung für Floating-point operations per second. Übersetzt heißt das Gleitkommazahloperationen pro Sekunde. Es ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit eines Computers, nämlich wie oft er pro Sekunde Gleitkommazahlen addieren oder multiplizieren kann. Eine Gleitkommazahl wäre zum Beispiel 3,5 *10². Viele wissenschaftliche Probleme, etwa aus der Klimaforschung oder der Astronomie, lassen sich mit solchen Zahlen beschreiben.

Der Begriff TeraFLOPS setzt sich zusammen aus der griechischen Vorsilbe Tera und der Abkürzung Flop. Tera bedeutet eigentlich Ungeheuer. In der Wissenschaftssprache steht es als Vorsilbe für Billion (= 1000 Milliarden).

Der neue Supercomputer schafft also mit 26 TeraFLOPS 26 Billionen oder 26 000 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde. Würdest du mit Papier und Bleistift rechnen und würdest du jede Sekunde, Tag und Nacht, ohne Pause, eine solche Operation ausführen, dann bräuchtest du 824454 Jahre!

Ein moderner PC mit drei Gigahertz Taktfrequenz schafft etwa sechs GigaFLOPS (6 GFLOPS). Der Supercomputer ist also über 4000 mal leistungsfähiger.

Wie kann HLRB 2 so schnell rechnen?

Dein Computer zu Hause rechnet mit einem einzigen Prozessor. In einem Supercomputer steckt nun nicht ein besonders großer Prozessor, sondern viele handelsübliche Prozessoren, die geschickt miteinander verbunden werden.

Im HLRB 2 stecken 4096 handelsübliche Intel Itanium-Prozessoren, von denen jeder mit 1,6 GHz getaktet ist und 6,4 GFLOPS schafft. Als RAM, also als Arbeitsspeicher, stehen dem Rechner 17,5 Terabyte (TB) zur Verfügung. Ein normaler Rechner daheim hat meist ein Gigabyte (GB). Der Superrechner hat also 17 500 mal mehr Speicher.

Außerdem hat er noch Festplatten mit einem Fassungsvermögen von 300 Terabyte, also 300 000 Gigabyte. Große Festplatten daheim haben etwa 250 GB, HLRB 2 hat also 1200 mal mehr.

Wozu braucht man das alles?

Angesichts der riesigen Zahlenwerte fragt ihr euch vielleicht, wofür man soviel Leistung braucht. Aber an Forschungsprojekten, die diese Leistung benötigen, herrscht kein Mangel. Wetter- und Klimavorhersagen brauchen immer mehr Rechenkraft, damit sie immer genauer und zutreffender werden. Denn es ist sehr rechenaufwendig, das Klima der ganzen Welt für mehrere Jahre zu berechnen. Auch zum Verständnis von Tsunamis könnte HLRB 2 beitragen.

Auch Astronomen benötigen viel Rechnerkapazität, um Vorgänge in Schwarzen Löchern oder am Anfang des Universums zu berechnen. Außerdem wird der Computer in der Materialforschung eingesetzt. Neue Werkstoffe und ihre Eigenschaften können hier simuliert werden. Und in der Chemie kann HLRB 2 die Eigenschaften einer neuen Substanz vorhersagen oder auch berechnen, wie zwei Chemikalien miteinander reagieren.

Übrigens:

Momentan liegt HLRB 2 auf Platz 8 der Liste internationaler Supercomputer. Eine zweite Ausbaustufe im Jahr 2007 sollen dann insgesamt 6656 Prozessoren die Leistung auf über 50 TFLOPS verdoppeln.

Der aktuell schnellste Superrechner, der BlueGene/L in den Livermore Laboratorien in Kalifornien leistet schon heute mehr als das zehnfache von HLBR 2, nämlich 280 TFLOPS. Er hat 131 072 Prozessoren und wird hauptsächlich für physikalische Simulationen eingesetzt, unter anderem dient er dazu, Vorgänge in Atombomben zu simulieren.

Ein ähnliches System steht am Kernforschungszentrum in Jülich. Er ist der schnellste deutsche Supercomputer und liegt auf Platz fünf der internationalen Liste. Der JUBL genannte Rechner leistet momentan gut 37 TFLOPS.

Hier findest du Bilder vom Bau des neuen Rechenzentrums in Garching

Die Liste der weltweit schnellsten Supercomputer (englisch)

Text: -jj-//Bilder: Eingang Rechenzentrum: Schürmann, TU München; Rechner: Schürmann, TU München; Inbetriebnahme: Christadler LRZ; Schwarzes Loch: PD

Hinweis: Im Archiv wurden alle Bilder und Links entfernt