Dank Grafikchips

“Titan” ist der schnellste Super-Computer der Welt

Der Supercomputer "Titan" des US-Energieministeriums hat zum Angriff auf den bisher schnellsten Rechenknecht der Welt, den "Sequoia" von IBM in San Francisco, geblasen und den Kampf für sich entschieden. Er führt die Liste der 500 schnellsten Supercomputer der Welt ab sofort an. Dabei nutzt der "Titan" ungewöhnliche Mittel: Er wird nicht nur von konventionellen Serverprozessoren, sondern zusätzlich von Tausenden Tesla-Grafikchips von Nvidia angetrieben.

Jetzt ist es fix: Der schnellste Supercomputer der Welt steht im Oakridge-Nationallabor im US-Bundesstaat Tennessee. Der Hochleistungsrechner "Titan" wurde kürzlich von der unabhängigen Jury der Top-500-Liste der Supercomputer zum offiziell schnellsten Computer der Welt gekürt - mit einer Rechenleistung von 17,59 Petaflops.

Das sind fast 17.600 Trillionen Gleitkomma-Rechenoperationen pro Sekunde. Zum Vergleich: Um diese Rechenleistung zu erreichen, bräuchte es gut und gerne eine halbe Million handelsüblicher Computer, die ihre Rechenpower bündeln. Benötigt werden solche Werte, um beispielsweise globale Wettersimulationen oder komplexe Werkstoffanalysen durchzuführen. Die 17,6 Petaflops, die "Titan" schafft, übertreffen den bisherigen Rekord des IBM-Supercomputers "Sequoia" (16 Petaflops) um immerhin 1,6 Billiarden Rechenoperationen in der Sekunde.

Zehnmal so schnell wie der Vorgänger
"Titan" ist das Nachfolgemodell des bisher weltweit sechstschnellsten Supercomputers "Jaguar", der eine Rechenleistung von rund 2,3 Petaflops erreicht - und findet erstaunlicherweise in den gleichen Räumlichkeiten Platz. Bei fast gleichem Stromverbrauch und identischem Platzbedarf ist "Titan" also fast zehnmal schneller als sein Vorgänger. Das Geheimnis dahinter sind 18.688 Tesla-K20-Grafikprozessoren aus dem Hause Nvidia, die den verbauten AMD-Opteron-Prozessoren mit je 16 Kernen unter die Arme greifen und laut Nvidia zu rund 90 Prozent zur Rechenleistung beitragen.

Die Grafikprozessoren weisen nämlich bei mehreren parallelen Rechenvorgängen eine wesentlich höhere Effizienz auf als normale Server-CPUs. Laut Nvidia-Cheftechniker Steve Scott "beschleunigen" die Grafikprozessoren den Rechenvorgang und minimieren gleichzeitig den Platz- und Strombedarf. Hätte man nur die Prozessoren von "Jaguar" ausgetauscht, wäre für die gleiche Rechenleistung, die "Titan" schafft, rund viermal so viel Platz notwendig gewesen, und der Stromverbauch hätte über 30 Megawatt betragen.

Grafikchips sparen Platz und Energie
Erst durch den Einsatz der Grafikchips war es möglich, dass der pfeilschnelle "Titan" in den gleichen Räumlichkeiten Platz findet wie sein Vorgänger. Zukünftig soll er für verschiedenste Forschungsaufgaben eingesetzt werden. Er könnte etwa durch die Analyse von Magneten auf Nanoebene dabei helfen, bessere Elektromotoren und Generatoren zu entwickeln, bei der Erforschung neuer, effizienterer Treibstoffe von Nutzen sein oder die Vorgänge im Inneren eines Atomreaktors simulieren, um die Lebensdauer der Brennstoffe zu verbessern.

Der Umbau von "Jaguar" zu "Titan" wurde von den verantwortlichen Technikern auf Video festgehalten. Der Film (oben klicken) liefert eindrucksvolle Einblicke in die geheimnisvolle Welt der Supercomputer.