Europas schnellster Supercomputer steht in Jülich

Früher waren die Naturwissenschaftler ausschließlich auf Theorie und Experiment angewiesen, um zu Ergebnissen zu gelangen. Heute entstehen die Resultate immer häufiger im Computer. Dieser Trend hält an - und in Jülich beschleunigt man ihn noch.

Immer dann, wenn ein Experiment zu aufwendig ist oder eine Theorie nicht mit Papier und Bleistift berechnet werden kann, sind die Wissenschaftler auf Computersimulationen angewiesen“, erklärt Dr. Thomas Lippert, Leiter des Zentralinstituts für Angewandte Mathematik (ZAM) im Forschungszentrum Jülich. In einem neu errichteten Technikbau des ZAM haben sie nun reichlich Gelegenheit, ihre Theorien mit satter Rechenpower auf den Prüfstand zu stellen. Dort soll im März 2004 die Endausbaustufe des JUMP (JUelich MultiProzessor) genannten Superrechners mit 41 Knoten den Betrieb aufnehmen. Mitte Februar hatte das Forschungszentrum Jülich die ersten 30 im Rahmen eines Festkolloquiums eingeweiht.

Die Knotenrechner entstammen IBMs p690-Serverfamilie (Regatta) und bestehen aus je 32 Power4+-Mikroprozessoren mit 1,7 GHz Takt. Zwei solcher CPUs sind auf einem Die untergebracht. Ein sogenanntes Multichip-Modul (MCM) nimmt vier dieser Dies auf. Die Prozessoren müssen sich die 128 Gigabyte Hauptspeicher auf jedem Knoten teilen. IBMs Federation-Switch verknüpft die Knoten untereinander. Jeder Link verfügt über eine Bandbreite von rund 1,2 GByte/s - bei einer Latenzzeit von nur 11 Mikrosekunden. Das ZAM setzt den Hochleistungsswitch weltweit erstmals in einem Cluster dieser Größenordnung ein.

Rasant

Die Gesamtkonfiguration mit ihren 1312 Prozessoren und 5,2 Terabyte Hauptspeicher wird es voraussichtlich auf eine theoretische Spitzenleistung (R_peak) von 8,9 Teraflop/s (8,9 Millionen Millionen Gleitkommaoperationen pro Sekunde) bringen. Gemessen mit dem Linpack-Benchmark bleiben davon noch effektiv gut 5 Teraflop/s (R_max) übrig. Damit ist JUMP Spitze in Europa und sichert sich locker einen Platz auf den ersten zwanzig Rängen der Top-500-Liste. Zum Vergleich: Der nächstkleinere p690-Cluster vereint 1600 mit 1,3 GHz getaktete Power4-CPUs und liegt mit einer Linpack-Leistung von 4,2 Teraflop/s derzeit auf Rang 13. Der erstplatzierte NEC-Vektorrechner Earth Simulator bringt es auf knapp 36 Teraflop/s (R_max).

Am neuen Superrechner können Astronomen, Umweltforscher oder auch Elementarteilchenphysiker künftig noch schneller ihren brennendsten Fragen nachgehen, etwa wie schwarze Löcher entstehen, wie sich Schadstoffe im Grundwasser ausbreiten oder wie Wasserstoff durch eine Brennstoffzelle wandert - ohne aufwendige und teure Experimente. Vor allem im Magnetismus auf Nanopartikelebene erhofft man sich neue Erkenntnisse. Dieser Aspekt der Festkörperforschung ist in Jülich von besonderer Bedeutung. Erst unter Einsatz massiv-paralleler Berechnungsmethoden habe man neue magnetische Zustände in Strukturen von Molekül- und Atomgröße entdeckt, die mit konventionellen Methoden bislang nicht zu erklären gewesen seien, frohlocken die Teilchenphysiker. Mit Hilfe von JUMP sollen die Einblicke in magneto-elektronische Systeme nun noch tiefer werden. „Der neue Supercomputer wird es ermöglichen, Modelle einer Größenordnung zu berechnen, wie sie bisher nicht in einem zeitlich vertretbaren Rahmen berechnet werden konnten“, betont Dr. Ulla Thiel, Direktorin Scientific & Technical Computing bei IBM Europa. Der Supercomputer leiste daher „einen unverzichtbaren Beitrag zur Lösung wissenschaftlicher Probleme“.

Als Hauptpartner im ersten deutschen Höchstleistungsrechenzentrum stellt das Forschungszentrum Jülich bereits seit Sommer 1986 Wissenschaftlern bundesweit Supercomputerleistung zur Verfügung - lange Zeit auf Cray-Rechnern. Zurzeit teilen sich etwa 100 Projekte die im Institut zur Verfügung stehende Rechenkapazität, die JUMP nun verdreizehnfacht. Die eine Hälfte steht den Jülicher Forschern und akkreditierten Industrieunternehmen aus ganz Deutschland kostenlos zur Verfügung. Die andere Hälfte vergibt das John-von-Neumann-Institut für Computing (NIC). Das NIC wurde 1998 vom Forschungszentrum Jülich und von der Stiftung Deutsches Elektronensynchrotron (DESY) gegründet. Bei der Einweihungsfeier wurde deshalb auch des Namensgebers gedacht, der am 28. Dezember 1903 als Johann Ludwig Neumann in Budapest geboren wurde und bis zu seinem Tod 54 Jahre später als Computerpionier und Universalgenie in die Geschichte einging. (ola)