Aufwändige Simulationen und Visualisierungen berechnet das Fraunhofer-Institut Techno- und Wirtschaftsmathematik neuerdings mit »Hercules«, einem der schnellsten Supercomputer Deutschlands. Der Cluster besteht aus 272 Standart-Servern von Dell und ist einer der energieeffizientesten weltweit. Mit innovativen Kühlkonzepten wird zusätzlich Strom gespart.

Hercules´ Stärke ist seine Schnelligkeit, denn er rechnet mit 8,1 TFLOPS und ist damit der neuntschnellste Supercomputer Deutschlands. Im aktuellen Top-500-Ranking der weltweit schnellsten Höchstleistungsrechner liegt er auf Position 134 Hercules stützt sich auf 1.088 Rechenkerne, 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« erklärt Dr. Franz-Josef Pfreundt, Leiter des Kompetenzzentrums High Performance Computing und Visualisierung.

Er sollte zudem besonders energieeffizient sein. Das erreichte das ITWM u.a. durch Computersysteme mit effizienter Stromversorgung. Den Auftrag zur Implementierung von Hercules erhielt Cluster-Spezialist Linux Networx. Darüber hinaus 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 Festplatten, die ca. 30 Prozent weniger Strom verbrauchen als gängige Laufwerke; auch die Optimierung BIOS führte zur Reduzierung des Stromverbrauchs der internen Lüftung.

Stromverbrauch der Server so um circa 30% reduziert

Diese rechnerinternen Maßnahmen werden flankiert durch bauliche Besonderheiten: So wird der Serverraum die meiste Zeit des Jahres direkt durch Außenluft und eine freie Kühlung temperiert; nur im Sommer bzw. ab einer Außentemperatur höher als 20 Grad wird ein Blockheizkraftwerk in Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung zur Kühlung eingesetzt. Die Racks in denen Hercules untergebracht ist, sind an ihrem Kopf mit Schutzschilden ausgestattet, die das Rückströmen warmer Abluft verhindern. Dadurch wurde die Luftzirkulation im Serverraum optimiert.

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% 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. Damit sollte er es problemlos in die Green500-Liste schaffen, die erstmals im November 2007 unter www.green500.org veröffentlicht wird.

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