ISC High Performance 2022: Das leistet der Exascale-Supercomputer Aurora

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Heute in gut eineinhalb Wochen wird Intel im Rahmen der ISC High Performance 2022 bereits die ersten Schleier rund um das Thema Supercomputing gelüftet haben. Ob das die 4. Generation des skalierbaren Intel Xeon Prozessors betrifft (Codename: Sapphire Rapids) oder Intel oneAPI, an tiefergehenden Informationen wird es während des hybriden Auftritts des Chipherstellers nicht mangeln.

Das betrifft auch die Neuigkeiten rund um den geplanten Exascale-Supercomputer namens Aurora, der noch in diesem Jahr eingeweiht werden soll. Auf der Intel-eigenen Veranstaltung Vision 2022 sprachen Rick Stevens vom Argonne National Laboratory und Raja Koduri von Intel ausführlich über den Status Quo des Supercomputers. Ein Ausblick.

Ob die künftigen klimatischen Gegebenheiten dieses Planeten berechnet werden sollen oder Wissenschafter neue Batterietechniken entwickeln wollen, in diesen und weiteren Fällen ist eines klar: Die Rechenleistung der aktuellen Supercomputer-Generation reicht im Grunde immer noch nicht aus, um die Fragen der Zukunft rechnerisch beantworten zu können. Zwar kommt der derzeit schnellste Rechner der Welt auf knapp eine halbe Milliarde TeraFLOPs, aber vergleicht man das mit dem geplanten Aurora Supercomputer des Argonne National Laboratory mit seinen 2 und mehr ExaFLOPs, entspricht das eher dem Wettrennen von Hase und Igel.

20.000 CPUs + 60.000 GPUs: Das macht Aurora so leistungsstark

Doch woher kommt diese immense Rechenpower des Aurora Supercomputers? Nun, hierfür sind diverse Komponenten verantwortlich:

Aurora setzt sich aus etwa 10.000 Compute-Nodes zusammen. Jede ist für sich genommen eine ultraschnelle Recheneinheit, in denen 2 skalierbare Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation ihren Dienst verrichten sollen. Insgesamt werden wohl im Argonne-Supercomputer an die 20.000 CPUs vom Typ Sapphire Rapids verbaut sein. Zudem soll jede Compute-Einheit mit 6 Ponte Vecchio GPUs bestückt sein, was in Summe etwa 60.000 Grafikbeschleuniger ergibt. Darüber hinaus wird im Aurora Supercomputer ein DAOS Storage-System zum Einsatz kommen.

Das alles erfordert natürlich ein zuverlässiges Kühlungssystem und eine ausgeklügelte Management-Plattform. Aurora befindet sich zwar noch in einem relativ frühen Installationsstadium, allerdings können bereits erste Anwendungen darauf getestet werden.

Intel openAPI und Aurora: CPU- und GPU-Programmierung unter einer GUI

Ein solch enormes Supercomputer-System wie Aurora lässt sich nicht mit den handelsüblichen Tools programmieren, da sämtliche Compute-Nodes perfekt aufeinander abgestimmt sein müssen. Aus diesem Grund setzt das Team von Rick Stevens gemeinsam mit Intel auf die Entwicklungsumgebung Intel oneAPI. Damit lassen sich unter einer einzigen Programmieroberfläche sämtliche Prozessoren an die komplexen Anwendungen anpassen, die auf Aurora zum Einsatz kommen sollen. Also egal, ob eine App besonders performant auf der CPU oder GPU laufen soll, mit Intel openAPI findet der Wechsel zwischen beiden Plattformen nahtlos statt.

Diese plattform-übergreifenden Möglichkeiten können Software-Entwickler und Wissenschaftler übrigens schon ganz bald selbst ausprobieren. Denn wie Rick Stevens während der Intel Vision 2022 angekündigt hat, kann man sich ab sofort seinen ganz persönlichen Entwicklerplatz des Aurora reservieren. Damit kann man aber nicht nur seine eigenen Applikationen auf dem Supercomputer programmieren, sondern auch an den Anwendungen partizipieren, die an dem Tag zur Verfügung stehen, an dem Aurora für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht wird.

Aurora und seine Anwendungen: Von der Katalysatorforschung bis zum Vermessen des Weltalls

Diese massive Rechenleistung wird künftig Simulationen ermöglichen, die heute noch nicht einmal in Betracht gezogen werden können. Dazu gehören zahlreichen Anwendungsbereiche, von denen schon heute die Rede ist, die aber erst mit der gewaltigen Power des Aurora Supercomputers möglich sind.

Dazu gehört zweifellos die Katalysatorforschung, die helfen soll, neue und verbesserte Herstellungsverfahren zu entwickeln. Damit lassen sich beispielsweise Pharma-Wirkstoffe umweltfreundlicher produzieren.

Aber auch die Luft- und Raumfahrt wird von Aurora profitieren. Damit lassen sich Berechnungen der numerischen Strömungsmechanik deutlich schneller ausführen, womit äußerst komplexe Modelle und Simulationen möglich sind. Damit kann man künftig Flugzeuge bauen, die deutlich weniger Kraftstoff verbrauchen.

Und klar, dass mit Supercomputern wie Aurora das Vermessen und Erforschen des Universums schneller und genauer erfolgen kann. So lassen sich beispielsweise die physischen Eigenschaften des Weltalls sehr viel genauer und schneller erforschen und daraus wichtige Erkenntnisse ableiten.

Für mehr Infos zu Aurora und HPC direkt anmelden

Die Anmeldung für die digitale Ausgabe der Intel-Lounge während der ISC 2022 findet über die entsprechende Seite per Mausklick statt. Dort wird unter anderem Jeff McVeigh über Aurora und andere Themen während seiner Keynote sprechen. Und für alle, die lieber nach Hamburg fahren, ist die Anmeldung für die ISC High Performance 2022 ebenfalls per Mausklick möglich.

Disclaimer: Für das Verfassen und Veröffentlichen dieses Blogbeitrags hat mich die Firma Intel beauftragt. Bei der Ausgestaltung der Inhalte hatte ich nahezu freie Hand.

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