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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
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Top500Supercomputer
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Top500Supercomputer
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Top500Supercomputer(11/2015)
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©MichaelResch(HLRS)
HLRSFlagshipSystem“Hazelhen”
ReuterSymposium
• CrayXC40– 185.376CoresIntelHaswell– 7,42PetaFlopsPeak– >1PetaFlopsSustained– ~1PetaByteMainMem.– ~12PetaByteDisk
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©MichaelResch(HLRS)
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
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©MichaelResch(HLRS)
IonTransportbyConvecconandDiffusion• Simulaconstechnik&WissenschaJlichesRechnen/Siegen• KannanMasilamani,HaraldKlimach,SabineRoller• 3920Knoten=94080cores;1.1TBDaten;5Maschinenstunden• 1.34MilliardenElemente,76.48Milliardendegreesoffreedom• MeereswasserEntsalzung
bedeutenderBeitragzurTrinkwasserversorgung
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DeutschlandinderTop500Liste(11/2015)
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Top500SystemejeLand
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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)
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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)
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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
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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
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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
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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
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SeisSol–NumerischeSimula>onvonseismischenWellen
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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)
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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
DankanHeinz-GerdHegering,MichaelResch,AlexandrosStamatakis,MichaelBader,...