Computertechnik der Zukunft
Computertechnik verändert sich rasend schnell. Das LRZ erforscht daher innovative Hard- und Software für einen energieeffizienten Betrieb im Rechenzentrum und um Anwenderinnen die bestmögliche Computertechnik zu bieten.
Wie rechnen die Computer der Zukunft? Um diese Frage kreisen die Aktivitäten unseres Future Computing Teams. Gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen anderer Institutionen sowie mit den Experten von Technologieunternehmen erkunden die LRZ-Spezialisten hochmoderne Komponenten fürs High-Performance Computing (HPC). Neben Arbeitsweisen und der Entwicklung von Benchmarks für den Betrieb steht dabei der Energiebedarf von Prozessoren und Systemen im Mittelpunkt.
Für den Erfahrungsaustausch zu innovativer Hardware mit Forschenden, für Co-Design-Projekte mit Startups und Unternehmen sowie für die Beteiligung an Forschungsprojekten rund ums Supercomputing hat das LRZ ein Testumfeld namens BEAST aufgebaut, das Bavarian Energy, Architecture, and Software Testbed: In Zeiten von wachsender Komplexität in der IT möchten wir Technologiekonzepte umfassend verstehen, um jederzeit sichergehen zu können, dass die Rechenressourcen des LRZ energieeffizient funktionieren und im täglichen Einsatz von Wissenschaft und Forschung praktisch und nützlich sind.
Integriertes Supercomputing
Die Dennard-Skalierung ist bereits ausgereizt, das Moore’sche Gesetz stößt ebenfalls an Grenzen. Die Leistung von Prozessoren wird sich nicht mehr in kurzer Zeit verdoppeln können, ebenso muss der steigende Energiebedarf von Chips und Systemen unter Kontrolle gebracht werden. Das hat Folgen für die Planung von Supercomputern: Für mehr Leistung und Sparsamkeit wird Hardware auf Einsatzbereiche zugeschnitten. Daher integrieren HPC-Systeme heute viel mehr unterschiedliche Komponenten als bisher. In einem Positionspapier zur Zukunft des Supercomputings und zu integrierten HPC-Systemen legen die Future Computing-Gruppe des LRZ mit Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) ihre Sicht zur Entwicklung des Supercomputings dar.
BEAST: Mit HPC-Technologien experimentieren
Supercomputing erkunden
Um Prozessoren, Beschleuniger und weitere Komponenten umfassend auszuprobieren, hat das LRZ das Bavarian Energy, Architecture- and Software-Testbed oder kurz: BEAST, aufgebaut: Darin werden Leistungsdaten von neuester Hardware erhoben und entstehen Benchmarks zur Beurteilung von Komponenten sowie von Software. Darin wird mit Taktraten und anderen Steuerelementen experimentiert, um den Energiebedarf auszuloten. Und hier werden die Konzepte für die nächsten Supercomputer entwickelt oder geplante Komponenten optimiert. BEAST ist kein LRZ-Dienst, steht aber ausgesuchten Forschungsgruppen zur Verfügung.
Die Nutzung verbessern
Bei BEAST arbeitet das Future Computing-Team eng mit dem Computational X Support (CXS) zusammen: Denn in der Testumgebung können geplante Komponenten geprüft sowie bei Bedarf auf den Einsatz am LRZ optimiert oder stabilisiert werden. Gleichzeitig lässt sich in BEAST Software und wissenschaftliche Codes an anpassen und verbessern: Erfahrungen, die auch in Technologieunternehmen hoch willkommen sind – die Zukunft des Supercomputings liegt im Co-Design und in der engen Technikabstimmung mit potenziellen Nutzungsgruppen. So wächst auch die Benutzerfreundlichkeit.
Monitoring mit DCDB
In den Supercomputern des LRZ und im Rechnerwürfel sind Tausende von Sensoren installiert, die tagtäglich Werte von Funktionen oder aus der Umgebung aufnehmen. Sie werden in Data Centre Data Base (DCDB) gesammelt, einem offen verfügbaren, plugin-basierten Monitoring-Tool des LRZ, das inzwischen als Referenz von anderen Supercomputing-Zentren herangezogen wird. DCDB macht über Daten die Stellschrauben sichtbar, mit denen die Technik, das HPC sowie die Rechnerumgebung optimiert werden können. Tools wie DCDB liefern außerdem die Grundlagen, damit automatisierte Steuerungssysteme entwickelt werden können.
Technologien kennenlernen
Studierende der beiden Münchner Universitäten können im BEAST-Praktikum unterschiedliche Technologiekonzepte kennenlernen. BEAST beinhaltet derzeit Prozessoren von AMD, Cerebras, Fujitsu, Intel, NVIDIA und mehr, außerdem Netzwerk- und Speicherkomponenten. Während eines Semesters bekommen die Studierenden praktische Aufgaben, um deren Leistungswerte zu vergleichen oder zu verändern.
-
Beschleuniger unter der Lupe
ScalNEXTNeben Graphics sowie künftig auch Quantum Processing Units (GPU/QPU) gibt es weitere, spezialisierte Komponenten, die das Supercomputing beschleunigen können, etwa SmartNIC oder SmartSwitches. Diese werden in ScalNext unter die Lupe genommen, zudem werden Softwarelösungen getestet, mit denen das Datenmanagement sowie Steuerungsmaßnahmen von den Prozessoren ins Netzwerk eines HPC-Systems verlagert werden können.
-
Werkzeuge für's Exascale Computing
DEEPprojectsIn einem europäischen Forschungsprojekt kooperierte das LRZ mit Hochschulen und anderen Rechenzentren, um die Werkzeuge für Supercomputing auf Exascale-Niveau zu entwickeln. Unter anderem ist daraus die DCDB entstanden, eine Software zum Monitoring von Supercomputern, die am LRZ im Einsatz ist.
-
Sparsam rechnen
REGALE projectREGALE hieß ein Forschungsprojekt, in dem das LRZ gemeinsam mit 15 Hochschulen, Rechenzentren sowie Unternehmen Strategien fürs Energie-Management von Supercomputern auslotete und dabei noch eine praktische Werkzeugkiste fürs nachhaltige Hochleistungsrechnen packte: Diese enthält nun frei verfügbare, bewährte Tools und Software für einen nachhaltigen Betrieb von Rechenzentren, aber auch zur zum nachhaltigen Coden und Programmieren.
News aus dem Future Computing Team
-
SupercomputingFuture Computing27.02.2025Ausgezeichneter Astrophysiker
Professor Luciano Rezzolla erhält den HPC Excellence Award.
-
SupercomputingFuture Computing15.02.2025Innovative IT-Infrastruktur für Forschung und Wissenschaft
BayernKI, HammerHAI, Blue Lion – 2024 wurden viele technische Ressourcen angekündigt. 2025 werden diese Pläne am LRZ und…
-
QuantencomputingFuture Computing13.02.2025Quantencomputing leicht erklärt
Die Fernsehsendung 3Sat Nano ließ sich am LRZ erklären, wie Quantencomputer funktionieren.
Neugierig auf das Computing der Zukunft?
Wenn Sie mit dem LRZ-Team innovative Technologie weiterbringen oder ausloten möchten, sollten Sie sich mit unseren Spezialisten für Computertechnologien zusammensetzen.
