Sequoia Supercomputer
Es ist offiziell: Die Vereinigten Staaten sind die Heimat des schnellsten Supercomputers der Welt. Aber was genau sind Supercomputer und warum sollten wir uns um sie kümmern?
Ich beschloss, direkt zur Quelle zu gehen — Mike McCoy, Programmdirektor für fortgeschrittene Simulation und Computing am Lawrence Livermore National Laboratory. Er ist der Verantwortliche für Sequoia, den rekordverdächtigen Supercomputer, der in den letzten Tagen Schlagzeilen gemacht und Technikfreaks zum Sabbern gebracht hat. Bereiten Sie sich darauf vor, Ihr MacBook Pro beschämt anzusehen.
Was ist ein Supercomputer?
Genau so klingt es: ein extrem leistungsfähiger Computer. Sequoia, eine Blue Gene Machine der dritten Generation von IBM, läuft auf 1,6 Millionen Prozessorkernen. Es kann Geschwindigkeiten von bis zu 20 Petaflops erreichen — ein Petaflop entspricht übrigens 1015 Operationen pro Sekunde, was bedeutet, dass Sequoia 20 x 1015 Operationen pro Sekunde ausführen kann.
Der ganze Shebang benötigt 3.000 Gallonen Wasser pro Minute, um ihn abzukühlen. Wie Sie sich vorstellen können, braucht es viel Energie, um diese Maschine am Laufen zu halten, mit 6 oder 7 Megawatt im Durchschnitt mit Spitzennutzung nähert sich 9 1/2 Megawatt. (Ein Megawatt entspricht 1 Million Watt).
„Das mag viel erscheinen, denn das sind 6 oder 7 Millionen Dollar pro Jahr“, sagt McCoy, „aber wenn wir nicht eng mit IBM zusammengearbeitet hätten, hätte das leicht nördlich von 10 Megawatt liegen können.“ Diese 1.6 Millionen Kerne befinden sich auf 96 verschiedenen Racks, von denen jedes fast 5.000 Pfund wiegt und durchschnittlich 100 Kilowatt Energie abgibt, was für die Stromversorgung von etwa 50 Einfamilienhäusern erforderlich ist.
Wer benutzt sie?
Forscher. Alle sechs Monate erhält das Lawrence Livermore National Laboratory etwa 20 bis 25 Vorschläge von verschiedenen nationalen Laboratorien und akzeptiert etwa 10 davon. Zu einem bestimmten Zeitpunkt gibt es normalerweise ein bis vier Projekte, die den Supercomputer verwenden. Priorität wird dem Projekt eingeräumt, das als am wichtigsten erachtet wird, und weniger intensive Computeraufgaben werden von kleineren, kostengünstigeren Computern ausgeführt.
Forscher buchen keine Zeit mit Sequoia, um Minesweeper zu spielen. Das ist etwas Kompliziertes, angefangen von der Forschung, wie man winzige Wasserstoffkapseln mit einem Laser implodiert, um zu simulieren, was im Inneren der Sonne passiert, bis hin zur Modellierung physikalischer Systeme wie Flugzeugtriebwerke, Erdklima und das menschliche Gefäßsystem.
Da ernsthafte politische Entscheidungen auf den Ergebnissen dieser Berechnungen basieren können, müssen sie äußerst genau sein — keine leichte Aufgabe, wenn es um 1,6 Millionen Prozessorkerne geht, die kommunizieren, synchronisieren und vor allem nicht zusammenbrechen müssen.
„Stellen Sie sich vor, Sie müssten jeden Tag an einer Million PCs arbeiten und jeder von ihnen müsste arbeiten“, sagt McCoy. „Die Chancen stehen gut, dass einer von ihnen scheitert. Wenn Ihre Ergebnisse davon abhängen würden, dass jeder von ihnen funktioniert, könnten Sie keine Arbeit erledigen.“
Wie viel kostet ein Supercomputer?
Sie sind also auf dem Markt für einen erstklassigen Supercomputer. Abgesehen von den jährlichen Energiekosten in Höhe von 6 bis 7 Millionen US-Dollar können Sie mit Kosten zwischen 100 und 250 Millionen US-Dollar für Design und Montage rechnen, ganz zu schweigen von den Wartungskosten.
Wie viel schneller können Supercomputer werden?
Warum benötigt Sequoia 1,6 Millionen Prozessorkerne? Weil Prozessoren nicht schneller werden.
„Die Gesetze der Physik jagen uns“, sagt McCoy. „Eines der Dinge, die Prozessoren schneller arbeiten lassen, ist die Erhöhung der Frequenz der Prozessoren. Wir haben festgestellt, dass wir die Frequenz nicht mehr wie früher erhöhen können, nur weil die erzeugte Wärmemenge den Computer schmelzen würde.“
Wenn wir Prozessoren nicht schneller machen können, müssen wir nur mehr Prozessoren hinzufügen, was erklären würde, warum Supercomputer immer größer werden. Aber ist ein Supercomputer mit 100 Millionen Kernen, der 100 Megawatt Energie verbraucht, überhaupt praktikabel?
Wahrscheinlich nicht, weshalb die Forscher hoffen, dass Investitionen in neue Technologien uns helfen können, irgendwann ein Exascale-Computing-Niveau zu erreichen, was Geschwindigkeiten von bis zu 1018operationen pro Sekunde bedeuten würde.
Wie lange halten diese Supercomputer?
Nicht sehr lang. Tatsächlich hat der durchschnittliche Supercomputer eine kürzere Lebensdauer als Ihre durchschnittliche Xbox 360. „Der Computer wird vielleicht 2 oder 2 ½ Jahre lang Weltklasse sein“, sagt McCoy. „Es ist eine nützliche Ressource für etwa 5 Jahre. Dann macht es historisch gesehen keinen Sinn, sie zu behalten, weil die Kosten für Wartung und Strom so hoch sind, dass es sinnvoller ist, ein neues System zu kaufen.“
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