Parallel Computing Center entwickelt Software für Supercomputer

Ziel dieses IPCC ist es, die Softwareentwicklung hochparalleler Programmcodes für zukünftige Supercomputer voranzutreiben, die aus einer sehr großen Zahl von Prozessoren mit Koprozessoren bestehen werden. Das Supercomputing entwickelte sich in den letzten Jahren immer mehr in Richtung von Rechnern mit einer sehr hohen Zahl von Rechenkernen, die in einzelnen Rechenknoten zusammengefasst sind, einer Verringerung des Speichers pro Rechenkern und insbesondere auf Vektoreinheiten in den Prozessorkernen.

Darüber hinaus werden in zunehmendem Maße Rechenoperationen auf Koprozessoren wie Intels Xeon Phi verlagert, die aufgrund ihrer spezialisierten Funktionalität bestimmte Aufgaben sehr viel schneller und energieeffizienter rechnen können. Software für diese hochparallelen Rechner mit Koprozessoren zu entwickeln, ist eine große Herausforderung. Das von LRZ, TUM und Intel gegründete Parallel Computing Center soll einen Beitrag dazu leisten.

Dafür werden vier Anwendungen, die bereits mit hervorragender Rechenleistung auf dem Supercomputer am LRZ, dem SuperMUC, laufen für die nächste Rechnergeneration optimiert. SuperMUC wird im Laufe der nächsten Monate planmäßig erweitert und dabei u. a. mit Intel Xeon Phi Koprozessoren ausgestattet. Die Kombination von Prozessoren und Koprozessoren zieht großen Nutzen aus der Parallelisierung der Software und berücksichtig die Entwicklung der nächsten Jahre auf dem Weg zu noch schnelleren Systemen.

Die vier zu optimierenden Programme simulieren Erdbeben und seismische Wellenausbreitung (SeisSol), die Entwicklung des Kosmos (GADGET), wenden Methoden der Molekulardynamik auf industrielle Anwendungen an (ls1 mardyn) oder behandeln hochdimensionale Probleme (SG++), wie sie im Data Mining oder in der Finanzmathematik häufig auftreten. Alle diese Programme laufen bereits jetzt auf Supercomputern, insbesondere dem SuperMUC, mit hervorragender Performance im Bereich von Petaflops. Jetzt sollen sie für die nachfolgenden Rechnersysteme im Bereich von hundert Petaflops und mehr weiterentwickelt werden.

Das entscheidende Ziel des Intel Parallel Computing Center ist es, über die Weiterentwicklung dieser Simulationsprogramme hinaus vor allem den Prozess der Entwicklung wissenschaftlicher Software für zukünftige Rechnersysteme sowohl im Hinblick auf die Rechenleistung als auch auf deren Energieeffizienz besser zu verstehen und ein Modell dafür zu entwickeln. Die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse werden in die Weiterentwicklung der vier Simulationsprogramme einfließen und der wissenschaftlichen Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.

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