Silicon Graphics...............

Gefahren durch ein Blatt-gegründetes Design, das auf award-winning scalable Architektur System Global-teilengedächtnis SGIS errichtet wird, wird die SGI 4700 Wirt rechnende Plattform durch 16 Intel® Itanium® 2 Prozessoren und vier Graphikrohre angetrieben, die Novell® SUSE® Linux Unternehmen-Bediener 9 laufen lassen. Die scalable Natur der SGI Altix Architektur läßt Lockheed Martin Training Vorrichtung Leistung zukünftig erhöhen, indem sie Prozessoren addiert. Da das F-35 zusätzliche Fähigkeiten reift und gewinnt, kann die Training Vorrichtung Architektur das SGI Altix Design nutzen, um Parallelität mit dem Flugzeug beizubehalten. Der SGI Altix 4700 kombiniert industriekompatible Bestandteile und die leistungsfähigste Bedienerarchitektur der Welt in einem in hohem Grade dichten und deployable Blatt-gegründeten Formfaktor. SGI hat seine berühmte scalable Teilengedächtnis SGI® NUMAflex™ Architektur mit dem Blatt integriert, das verpackt, um den ersten 64-bit Linux® OS-gegründeten Bediener mit einem Blattdesign herzustellen, das zutreffenden „Stecker anbietet und“ Flexibilität löst.

„Die F-35 ausbildenvorrichtungen des Blitz-II erfordern zukünftige rechnende Energie und die Graphiken, zum der Training und Simulation Ziele des JSF Programms zu erzielen,“, sagte Dave Abwehr, älteren Vizepräsidenten und Generaldirektor des Produktes, SGI. „Lockheed Martin wählte die SGI Altix 4700 in hohem Grade scalable rechnenplattform mit integrierten Graphiken vor, weil es einzigartigen Nutzen für kritische deterministische, harte Realzeitfähigkeiten und zukünftige Leistung Verbesserung zur Verfügung stellt. SGI freut sich, um Lockheed Martin in der Entwicklung dieses wichtigen internationalen Verteidigungprogramms zu stützen.“

Der SGI Altix 4700 durchmachende Installation Angebotleistungsfähige Realzeiteigenschaften kombinierte mit einer scalable, leistungsstarke Simultanverarbeitung Berechnungsmaschine und Graphiken alle in einer, die einfach ist, geteiltes Gedächtnispaket zu entfalten. Lockheed Martin setzt das einfache wirksam ein, SGI geteiltes programmierenmodell des Gedächtnisses, industriekompatible CPUs und Graphiken zu benutzen.

Der Wirt, der für high-fidelity Training Vorrichtungen wie die sich entwickelt wird durch Lockheed Martin für das Programm F-35 rechnet, erfordert die völlig deterministische Verarbeitung. Wenn ein Fall auftritt, muß eine resultierende Tätigkeit in einem örtlich festgelegten, sehr kurzen Zeitabschnitt eingeführt werden. Der Grad von Determinismus im Falle der Training F-35 Vorrichtungen ist stark Realzeit, in der strenges TIMING kritisch ist. Ein Wirtsimulation Computer muß nicht-entwürdigenden Prozeßprioritäten und die Blockierung von Prozessen im Gedächtnis stützen und muß der unterbrechen-Behandlung von Latenz garantieren. Die ist die rechnenfähigkeit, die der SGI Altix 4700 zur Verfügung stellt.

Über Altix 4700
Die SGI Altix 4700 Plattform wird von den modularen Blättern - auswechselbares rechnen, Gedächtnis, Input/Output und für einen speziellen Zweck Blätter für „Stecker enthalten und“ Flexibilität der Konfiguration löst. Das erfinderische Blatt--NUMAlink™ zur Architektur ermöglicht Benutzern zu mischen und standardisierten Blattwahlen des Gleichen acht, für vollkommenen System RechtSizing. Das kompakte Blattverpacken der Altix 4700 Zahnstange liefert auch ausgezeichnete Leistung Dichte.

Das SGI-System wird dem LRZ erlauben, die akademische Nutzergemeinde bei den immer anspruchvolleren und zahlreicheren Simulationsproblemen in Physik und Astrophysik, Materialforschung, Strömungsdynamik, Chemie, Geo- und Biowissenschaften auch in Zukunft mit schneller State-of-the-art-Technologie und ausreichender Kapazität zu unterstützen. Gleichzeitig erschließt die SGI-Lösung Möglichkeiten, um verstärkt auch Nutzer aus anderen aufstrebenden Bereichen wie den LifeSciences auf die Simulationsplattform zu führen. Mit dem Altix-Superrechner wird das LRZ insbesondere auch die internationale Konkurrenzfähigkeit beim wissenschaftlichen Höchstleistungsrechnen weiter ausbauen.

Prof. Dr. H-G. Hegering, Vorsitzender des Direktoriums des LRZ: "Der neue Höchstleistungsrechner des LRZ hebt sich innerhalb der bisherigen Landschaft deutlich ab - in seiner Architektur, seiner vielseitigen Einsatzfähigkeit und seiner anwenderorientierten Leistungsfähigkeit. Er wird die Innovationskraft der Region stärken, das Angebot innerhalb der deutschland-weit verfügbaren Spitzenleistung ergänzen und uns letztlich erlauben, mit einem differenzierenden Konzept in den Wettbewerb um einen Europäischen Höchstleistungsrechner zu gehen." .

Dennis McKenna: "Es freut mich, ein System zu übergeben, das eines der weltweit leistungsfähigsten ist. Nicht nur in theoretischen Zahlen gemessen, sondern insbesondere in der erzielbaren Produktivität. SGI ist der Forschung und Wissenschaft in hohem Maße verpflichtet - und die Maßstäbe, die uns bei der Entwicklung fortgeschrittenster Technologie für diese Nutzerkreise leiten, sind ´Time-to-Result´, ´Time-to-Solution´, ´Time-to-Innovation´. Die SGI-Plattform soll helfen, beim Ringen um Ergebnisse und Erkenntnisse, um Innovationen und Durchbrüche schnelle, effiziente Wege zu beschreiten. SGI wünscht dem LRZ und seiner herausfordernden Science-Community viel Erfolg."

Investition in Anwendungsleistung und Einsatzflexibilität
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In der jetzigen Ausbaustufe mit 4,096 Intel®Itanium®2-Madison9M-Prozessoren (Clock-Rate 1.6 GHz) bietet der Altix-Supercomputer eine theoretische Peakleistung von rund 26 TeraFlops (die 2007 in Stufe 2 auf der Basis neuester Itanium-Dual-Core-Technologie auf über 60 TeraFlops anwachsen soll).

"Nicht die abstrakte Spitzenleistung war das Kriterium für das LRZ bei der Wahl des Rechners", unterstreicht Dr. Horst-Dieter Steinhöfer, am LRZ Abteilungsleiter für Höchstleistungsrechner. "Kriterium war ´Sustained-Performance´, die anhaltend höchste Leistung, die das System im praktischen Einsatz zu erbringen vermag, unter einem realistischen Lastmix mit Programmen, die für die Forschungsfragestellungen wichtig und nutzertypisch sind. Hinsichtlich der zu erwartenden Sustained-Performance zählt der neue LRZ-Superrechner international zu den leistungsfähigsten Systemen."

Für SGI Altix hatte sich das LRZ Ende 2004 entschieden, weil die Plattform mit ihrer bandbreitenstarken, hochgradig skalierenden ccNUMA-Architektur laut Benchmark-Tests unter den Angeboten die höchste aggregierte Gesamtleistung für relevante, gewichtete Applikationen und Applikationskerne erwarten ließ.
(Näheres siehe im Anhang).

Weiterer Grund für die Wahl von SGI: Mit ihrem extrem ausbaubaren, einheitlich adressierbaren Hauptspeicher und ihrer variablen Konfigurierbarkeit in Partitionen unterschiedlicher Größe erschließt die SGI-Plattform einzigartige Perspektiven hinsichtlich der Einsatzflexibilität und Nutzungseffizienz.

Der Blade-Server SGI Altix 4700, eingeführt Ende 2005, erlaubt, in nur einer Partition, unter einer einzigen Linux-Instanz, bis zu 512 Prozessoren im Shared-Memory-Verbund zusammenarbeiten zu lassen. Erst kürzlich konnte SGI auf dem LRZ-System mit Hilfe einer Beta-Version von ´Novell SuSE® Linux Enterprise Server 10´ sogar demonstrieren, dass die Plattform im Single-System-Image (SSI) bis zu 1,024 Prozessoren unterstützt - womit SGI bei der SSI-Skalierbarkeit unter 64-Bit-Linux einen neuerlichen Weltrekord aufstellte.

Auch in punkto Speicherzugriff hat sich SGI Altix 4700 erneut als Weltmeister erwiesen. Mit einer 1,024-Prozessor-SSI-Konfiguration konnte kürzlich auf dem LRZ-System als Weltrekord eine Memory-Bandbreite von dauerhaft 4.35 TB/s in STREAM-Triad-Benchmark-Tests verbucht werden.

Robert Übelmesser, bei SGI Sales Director European HPC Projects: " SGI ist stolz, dem LRZ ein Supercomputer-System übergeben zu können, das die Höchstleistungsrechner-Landschaft in Europa wesentlich erweitern wird. Neben der hohen Rechenleistung bieten die weltweit einmaligen 17 TeraByte gemeinsamer Hauptspeicher sowie die Weltrekord-Technologie in punkto SSI-Linux-Skalierbarkeit und Memory-Bandbreite einen substantiellen quantitativen und qualitativen Schritt vorwärts für das Höchstleistungsrechnen in Deutschland und in Europa."

Das LRZ wird den Rechner zunächst in 16 Partitionen mit je 256 Prozessoren betreiben. Mit einer Login-Partition mit 2 TB Shared-Memory sowie 15 Produktionspartitionen für das eigentliche Batch-Processing mit 1 TB Shared-Memory.

Im Zuge der nächsten Installationsstufe plant das LRZ bei der Granularität dann auf 512 Prozessoren pro Partition zu gehen.

“Wir sind interessiert, diese Möglichkeiten weiter zu verfolgen und später auch bis zur SSI-Grenze mit 1,024 Prozessoren zu gehen, wenn Anwender hierfür Bedarf melden” sagt Dr. Matthias Brehm, Leiter der Gruppe Hochleistungsrechnen am LRZ.

System für einfache Programmierung und neue Einsatzkonzepte
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Auf der SGI-Plattform am LRZ werden Programme laufen können, die
* für Distributed-Memory-Architekturen geschrieben sind (MPI-Codes) und wie in einem Cluster je nach Bewilligung mit bis zu 4000 Prozessoren arbeiten,
* für Shared-Memory-Umgebungen geschrieben sind (z.B. OpenMP-Codes) und mit bis zu 256 Prozessoren im Shared-Memory arbeiten,
* sowie auch solche Programme, die als Hybrid-Codes beide Architektur-Typen kombiniert nutzen.

Damit erschließen sich in allen denkbaren Anwendungsgebieten neue Größenordnungen der Berechenbarkeit. Insbesondere wird mit der Shared-Memory-ccNUMA-Architektur des Altix-Systems das Programmieren von parallel ablaufenden Anwendungen erheblich erleichtert.

Während etwa Astrophysiker oder Strömungsmechaniker Supercomputer seit Erfindung einsetzen und sich schon seit Jahrzehnten mit schwierigsten Parallelprogrammier-Methoden auseinander setzen, ist es für viele andere, aufstrebende Forschungsfelder wie etwa die Lebenswissenschaften unabdingbar, dass der Nutzer einen Supercomputer sofort auf möglichst unkomplizierte Weise nutzen kann.

Eine Shared-Memory-Partition bietet dies. Es zeichnen sich hochattraktive Einsatzkonzepte ab, die ideal Gebrauch machen können von dem großen Arbeitsspeicher. Beispiel sind die enormen Datenbanken, die in der Genomik und Proteomik gegeneinander abgeglichen werden müssen. Kann das Datamining komplett im schnellen Memory stattfinden, ohne Zugriff auf Festplatte, lassen sich enorme Beschleunigungen erzielen.

Brehm: "Rechen- und I/O-Leistung sind bei dem neuen LRZ-System ausgewogen konfigurierbar. Bei Programmierwerkzeugen und Anwendungscodes erschließt sich eine breite Verfügbarkeit. Ebenso erlaubt das SGI-System eine nahtlose, auf leichte Nutzbarkeit zielende Einbettung in die gesamte LRZ-Umgebung. Damit stellt die Plattform SG Altix 4700 des LRZ für den Nutzer von Höchstleistungsrechnern in Deutschland einen gewaltigen Fortschritt dar."

Vielfältige Aufgaben warten
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Auf ihren Einsatz auf dem neuen LRZ-Höchstleistungsrechner wartet inzwischen eine Vielfalt von Anwendungen und Projekte.

Der SGI-Altix-Rechner am LRZ soll helfen u.a. bei der Simulation von Turbulenzen, beim Studium von Strömungen in porösen Gebilden, beim Zusammenwirken von Strömungen und deformierbaren Strukturen, bei Fragen der Entstehung und Ausbreitung von Schall, bei Hochtemperatur-Supraleitung, bei Formgedächtnis-Materialien, bei der chemischen Reaktionen in Verbrennungs- und Katalyseprozessen, bei der Ausbreitung von seismischen Wellen und Erdbeben sowie bei der Untersuchung der Beziehungen zwischen Sequenz, Struktur und Funktion von Proteinen.

Voraussetzung für die Nutzung des Rechners ist eine positive Begutachtung des jeweiligen Projektes durch ein Expertengremium.


Kurze Installationszeit
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Die Übergabe des Systems konnte nach kurzer Installationszeit, wenige Wochen nach Anlieferung der ersten System-Racks erfolgen.

Ausbau Sufe1 und Stufe 2 - und einige Zahlen
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In seiner jetzigen Ausbaustufe 1 ist der Höchstleistungsrechner mit einer Plattenspeicherkapazität von 300 TB FibreChannel-Disks ausgestattet, die direkt an die Partitionen angebunden sind und die Ergebnisse und die möglichst schnell auszulagernden und den Verarbeitungsprozessen immer wieder zuzuführenden Zwischenergebnisse der Simulationsläufe halten.

In Stufe2 (Sommer 2007) wird der Plattenspeicher auf 600 TB erweitert werden, der Hauptspeicher auf 40 TB ausgebaut. Mit der Aufrüstung auf neueste Intel-Itanium-Dual-Core-Technologie wird sich die Applikationsleistung verdoppeln.

Der LRZ-Höchstleistungsrechner setzt sich zusammen aus 128 Altix-Racks, die in 8 Reihen (Ranks) zu je 16 Racks (mit derzeit 2 Partitionen) angeordnet sind, sowie einer Reihe aus 18 Racks mit SGI®InfiniteStorage®-Technologie - mit den FibreChannel-Platten, Switches und CXFS-Metadaten-Servern.

Die 146 SGI-Racks (plus 2 Racks NAS-Storage von Network Appliance für das File-Serving) wiegen rund 100 Tonnen. Sie belegen eine Stellfläche von rund 290 m2 (24mx12m) und stehen auf einem 1.8m hohen, begehbaren Unterboden, der die Verkabelung des Altix-Systems zu Storage und Netzwerk-Infrastruktur beherbergt und den erforderlich hohen Luftdurchsatz für die Kühlung erlaubt. Die Leistungsaufnahme des Systems beträgt 1 MegaWatt. Die Kühlung, die weitere 300 KiloWatt benötigt, wälzt stündlich 400,000 Kubikmeter Warm- in Kaltluft um.

Der Bundeshöchstleistungsrechner des LRZ ist über einen 10-GigaBit-Anschluss an das Deutsche Wissenschaftsnetz und die DEISA-Infrastruktur (Verbund europäischer Höchstleistungszentren) angekoppelt.