Hoch- und Höchstleistungsrechnen in Deutschland · 2015. 11. 30. · Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) ... , Networking, Storage and Analysis D. Kranzlmüller Reuter Symposium 3 Top 500

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Hoch-undHöchstleistungsrechneninDeutschland

DieterKranzlmüllerMunichNetworkManagementTeamLudwig-Maximilians-UniversitätMünchen(LMU)&Leibniz-Rechenzentrum(LRZ)derBayerischenAkademiederWissenschaJen

SC15-Intl.ConferenceforHighPerformanceCompu>ng,Networking,StorageandAnalysis

D.Kranzlmüller ReuterSymposium 2

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SC15-Intl.ConferenceforHighPerformanceCompu>ng,Networking,StorageandAnalysis


Top500Supercomputer


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Top500Supercomputer


Top500Supercomputer(11/2015)


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©MichaelResch(HLRS)

HLRSFlagshipSystem“Hazelhen”

ReuterSymposium

•  CrayXC40–  185.376CoresIntelHaswell–  7,42PetaFlopsPeak–  >1PetaFlopsSustained–  ~1PetaByteMainMem.–  ~12PetaByteDisk

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SimulaconoftheCompleteLaminar-turbulentTransicon•  InsctutfürAero-undGasdynamik,UniversitätStufgart•  MuhammedAtak,Claus-DieterMunz•  DirektenumerischeSimulaconderturbulentenGrenzschichtder

kompressiblensupersonischenStrömungübereineflachePlafe•  3919Knoten=93,840cores;20TBDaten;60Maschinenstunden•  TurbulenteGrenzschichtenfürScramjets•  DNSusingaDGscheme•  PolynomialerGradN=5

à1.458MilliardenDOF•  StrukturiertesGifer

mit6,750,000Zellen

ReuterSymposium 8

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IonTransportbyConvecconandDiffusion•  Simulaconstechnik&WissenschaJlichesRechnen/Siegen•  KannanMasilamani,HaraldKlimach,SabineRoller•  3920Knoten=94080cores;1.1TBDaten;5Maschinenstunden•  1.34MilliardenElemente,76.48Milliardendegreesoffreedom•  MeereswasserEntsalzung

bedeutenderBeitragzurTrinkwasserversorgung

ReuterSymposium 9

DeutschlandinderTop500Liste(11/2015)


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Top500SystemejeLand


BedeutungdesHochleistungsrechnens

n  ModellierungundSimulaconstellenWefbewerbsfaktordar–  fürdieWeiterentwicklungderWissenschaJen–  fürdieEntwicklungvonProduktenundDienstleistungen

n  WissenschaJ&Forschung:Theorie,ExperimentundSimulacon–  schneller–  billiger–  umweltschonend–  manchmaldereinzigeWeg

n  WissenschaJlichesRechnenundHPCalszusätzlicheMethodikdesErkenntnisgewinns

n  NotwendigkeiteinesnaconalenVersorgungskonzeptes(SicherungdesStandortvorteils)


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DeutschlandinderTop500(11/1996)


WissenschaWsratüberHPC

n  1995:EmpfehlungzurVersorgungvonW&FmitHöchstleistungsrechenkapazität

n  1999:StellungnahmezurEinrichtungvonZentrenfürHöchstleistungsrechnen

n  2000:EmpfehlungzurzukünJigenNutzungvonHöchstleistungsrechnern

n  Aussagen: –  HöchstleistungsrechenzentrenanderSpitzederVersorgungspyramide–  Beschaffungsspirale–  SchaffungeinesnaconalenKoordinierungsausschusses(2001-2007)–  ForderungnachHPC-Kompetenznetzwerken–  ForderungnacheinschlägigenStudiengängen–  AbsageaneinenachfrageoriencerteSteuerungderHLR-Nutzungdurch

Gebühren–  NutzungszugangaufgrundwissenschaJlicherBeurteilung


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Wegzueinemna>onalenHPC-Konzept

n  2001:NaconalerKoordinierungsausschussn  2004:WREmpfehlungzurEinrichtungeuropäischer

Höchstleistungsrechner–  Ziel:KonkurrenzsituaconzuUSAundJapanverbessern–  Konzepte:VersorgungspyramideundBeschaffungsspiraleübernehmen

n  2005:Studie:Petaflops-Compu-ngmitStandortDeutschlandimeuropäischenForschungsraum(SciencficCase,AuJragdesBMBF)

n  2006:GemeinsameArbeitsgruppeBayern/Baden-Würfemberg:„KonzeptfürEinrichtungundBetriebeinesDeutsch-EuropäischenZentrumsfürHöchstleistungsrechnen“

n  Juni/Sept.2006:„Reuter-Kommission“:Studie„HPCinDeutschland–ArgumentezurGründungeinerstrategischenAllianz“

n  abJuli2006:GründungGaussCentreforSupercompu>ng(GCS)


GaussCentreforSupercompu>ng(GCSe.V.)

n  Kombinaconder3naconalenHöchstleistungsrechenzentren:–  JohnvonNeumannInsctutfürCompucng(NIC),FZJülich–  HighPerformanceCompucngCenterStufgart(HLRS)–  Leibniz-Rechenzentrum(LRZ),GarchingbeiMünchen

n  Gegründetam13.April2007mitSitzinBerlin

n  HoscngMemberinPRACE(PartnershipforAdvancedCompucnginEurope)–  400Million€vonDeutschland,Frankreich,ItalienundSpanien

èEuropäischeTier-0HPCBasis(TCO)–  70+Million€EUKommissionFP7&Horizon2020–  Zusätzlich~60Million€vonanderenPRACEMitgliedern


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GaussCentreforSupercompu>ng(GCSe.V.)

n  Zielenach„außen“–  StärkungdernaconalenHandlungsfähigkeit–  EuropäischeFührerschaJ–  HöchstleistungsrechnenalsSchlüsseltechnologieaufhöchstemNiveaufür

WissenschaJundWirtschaJzugänglichmachen–  VorsprungvonUSAundJapanausgleichen–  FührendeBeteiligunganPRACE

n  Zielenach„innen“–  ErarbeitungeinesBetriebs-undOrganisaconsmodellsfürGCS–  VorbereitungeinesgemeinsamenFinanzierungsmodellsBund/Länder–  AbscmmungimKontextPRACE–  KoordinierteBeschaffungsplanung–  KoordinierungderInfrastrukturen–  KoordinierungvonNutzungszugangundNutzersupport–  KoordinierungvonEntwicklungsakcvitäten–  AkcvesMitwirkenbeiderGründungeinerdeutschenHPC-Allianz


Gauß-Allianz

n  MoUzurGründungderGauß-Allianz,unterzeichnetvon12Insctuconenam18.06.2008beiISCinDresden

n  GründungderGauß-Allianze.V.am03.12.2008mitSitzBerlin–  OrdentlicheMitglieder:GCS,RWTHAachen,TUDarmstadt,TUDresden,ZIB

Berlin,RRZNHannover,KITKarlsruhe,RZGGarching,DWD,DKRZ–  AssoziierteMitglieder:DFN,RRZEErlangen,UniFrankfurt,DESY,Heinz-

Nixdorf-InsctutPaderborn

n  MitwirkungandenBMBF-Calls„HPC-SoHwarefürskalierbareParallelrechner“2007/2010

n  Gauß-AllianznimmtimRahmenEGIAufgabenderNGI-DEwahr

n  2015:WissenschaJsrat:EmpfehlungenzurFinanzierungdesNa-onalenHoch-undHöchstleistungsrechnensinDeutschland


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HPCVersorungspyramide


ca.10

ca.100

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EuropäischeHöchstleistungsrechenzentren(Tier0)

NaconaleHöchstleistungsrechenzentren(Tier1)

ThemacscheHPC-Zentren,ZentrenmitregionalenAuf-gaben(Tier2)

HPC-Server(Tier3)

GaussCentreforSupercompucng(GCS)e.V.(Garching,Stufgart,Jülich)

Aachen,Berlin,DKRZ,Dresden,DWD,Karlsruhe,Hannover,MPG/RZG,udgl.

Hochschule/Insctut

DeutscheHPCErfolge-Auswahl

n  UnterstützungeinergroßenundweitersteigendenAnzahlvonAnwendungenaufHPCSystemen

n  LeitungvonerfolgreichendeutschenundeuropäischenHPCLeuchfurmprojekten(PRACE,Exascale,DFG,...)

n  WeiterentwicklungvonhochskalierbarenHPCSoJware-Entwicklungswerkzeugen

n  EntwicklunginnovacverHPCBetriebskonzepte–Beispiel:Warmwasserkühlung


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SuperMUC Phase 1 + 2 am LRZ


SuperMUCSuperMUCWarmwasserkühlung


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DeutscheHPCErfolge-Auswahl

n  UnterstützungeinergroßenundweitersteigendenAnzahlvonAnwendungenaufHPCSystemen

n  LeitungvonerfolgreichendeutschenundeuropäischenHPCLeuchfurmprojekten(PRACE,Exascale,...)

n  WeiterentwicklungvonhochskalierbarenHPCSoJware-Entwicklungswerkzeugen

n  EntwicklunginnovacverHPCBetriebskonzepte–Beispiel:Warmwasserkühlung

n  HochskalierbareAnwendungen(>100.000Cores)undLeistungsopcmierungfürEnergy-to-Solucon


SeisSol–NumerischeSimula>onvonseismischenWellen


Bild:AlexBreuer(TUM)/ChriscanPelces(LMU)

Dr.ChriscanPelces,DepartmentfürGeo-undUmweltwissenschaJen(LMU)Prof.MichaelBader,InsctutfürInformack(TUM)

1,42Petaflop/sauf147.456CoresSuperMUC(44,5%vonPeakPerformance)

hfp://www.uni-muenchen.de/informaconen_fuer/presse/presseinformaconen/2014/pelces_seisol.html

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1KITE Project (1,000 Insect Transcriptome Evolution)


AlexandrosStamatakis,H-ITS

FazitundAusblick

n  DieWR-Empfehlungenvon2004,dieBMBF-InicacvenunddasReuter-PapierhabenindenletztenJahrenvielbewegt

n  DieHPC-SituaconinDistverbessertworden,aberauchandereLänderhabennachgezogen(Beispiel:China)

n  DieNachhalcgkeitderMaßnahmenderletztenJahreistnichtgesichertsondernerforderteineWeiterführungundWeiterentwicklung.

n  DeutschlandmussinEuropaanderSpitzebleiben

n  Hoch-undHöchstleistungsrechnensindundbleibenauchzukünJigeinwichcgerWefbewerbsfaktor


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Hoch- und Höchstleistungsrechnen in Deutschland

Dieter Kranzlmüller

[email protected]

DankanHeinz-GerdHegering,MichaelResch,AlexandrosStamatakis,MichaelBader,...

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