16.07.2020, 09:21 Uhr

Ursprung des Universums erforschen Universität Regensburg installiert ersten ARM-basierten Fujitsu-Supercomputer in Deutschland

Prof. Dr. Christoph Lehner (links) und Prof. Dr. Tilo Wettig (rechts) vor neuem Supercomputer. Foto: Christina GlaserProf. Dr. Christoph Lehner (links) und Prof. Dr. Tilo Wettig (rechts) vor neuem Supercomputer. Foto: Christina Glaser

Wissenschaftler an der Universität Regensburg schauen ab sofort mit noch schärferem Blick in die fernste Vergangenheit: Mithilfe des neuen Fujitsu-Supercomputer PRIMEHPC FX700 mit ARM-basiertem Fujitsu-A64FX-Prozessor wollen die Forscher den Ursprung des Universums sichtbar machen.

Regensburg. Das QPACE4 (QCD Parallel Computing Engine 4) Projekt der Universität kann damit völlig neue Einsichten und Erkenntnisse generieren. Der PRIMEHPC FX700 nutzt die gleiche A64FX-CPU wie der Supercomputer Fugaku, der erst kürzlich als leistungsstärkster Supercomputer der Welt den ersten Platz in der TOP500-Liste eingenommen hat. Mit dem QPACE4 Projekt sind die Regensburger Wissenschaftler die ersten Nutzer der neuen PRIMEHPC FX700 mit Fujitsu-A64FX-CPUs in Europa. Diese CPUs sind kompatibel mit ARMs Armv8.2-A SVE, der aktuellsten Befehlssatzarchitektur für Hochleistungsserver. Sie sind zudem besonders energieeffizient.

Die Universität nutzt den technischen Vorsprung für neuartige und anspruchsvolle Simulationen der Quantenchromodynamik (QCD). Dabei geht es um ein besseres Verständnis der Elementarteilchen, insbesondere der inneren Struktur von Protonen, im Zusammenhang mit dem Zustand des Universums unmittelbar nach dem Urknall. Auch in der Bioinformatik mit Schwerpunkt Krebsforschung sowie der Immunologie kommt der Superrechner zum Einsatz.

QPACE4 ist – der Name verrät es – das vierte Projekt im Rahmen des SFB/TRR-55 der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG). Es nutzt die gleiche Prozessorarchitektur wie der Supercomputer Fugaku, den Fujitsu gemeinsam mit dem renommierten RIKEN Center for Computational Science in Kobe, Japan entwickelt hat.

Über eine erstaunliche Spitzenrechenleistung pro Watt hinaus bietet der A64FX-Prozessor auch Scalable Vector Extensions (SVE). Er wurde speziell für Anwendungen im High Performance Computing (HPC) entwickelt und beschleunigt hochkomplexe, datenintensive Rechenvorgänge dadurch, dass er mehrere davon parallel zulässt. Darüber hinaus ist er mit einem sehr schnellen Arbeitsspeicher verbunden (High Bandwidth Memory / HBM2), der für schnelle und komplexe Prozesse nicht weniger wichtig ist. Damit liefert der Supercomputer genau die richtige Kombination aus Rechenleistung, Speicher- und Netzwerk-Bandbreite. Leistungsengpässe können so wirksam vermieden werden. Ein besonderes Merkmal ist die Tatsache, dass die Rechenleistung nicht auf Grafikkarten fußt. Das macht die Programmierarbeit wesentlich leichter, insbesondere im Hinblick auf massive Parallelisierung, die für sogenannte ‚Grand Challenge’-Anwendungen unerlässlich ist.

Der Einsatz des neuen Rechners in Regensburg ist das aktuellste Ergebnis einer langen Zusammenarbeit der Universität mit Fujitsu insbesondere beim High Performance Computing. Bereits im Jahr 2016 machten sich die Universitäten Regensburg und Wuppertal die Vorteile des Supercomputings zu eigen und installierten den von Fujitsu gelieferten QPACE3 Supercomputer im Jülich Supercomputing Centre (JSC). Dazu erläutert Prof. Dr. Tilo Wettig, Physikprofessor an der Universität Regensburg: „Einmal mehr hat uns Fujitsu mit der ultimativen Technik ausgestattet, was uns bei unserer Arbeit ein enormes Stück weiter nach vorn bringt, gerade bei der Physik-Grundlagenforschung und in der Medizin. Die Partnerschaft hat sich in den vergangenen Jahren mehr als bewährt. Besonders beeindruckt hat uns das Engagement zur Maximierung der Rechenleistung und Minimierung des Energieverbrauchs sowie die Flexibilität und Reaktionsfähigkeit von Fujitsu gegenüber uns als Kunden. Die Zeitspanne für die Lieferung, Installation, Konfigurierung und Inbetriebnahme dieser fortschrittlichen Technologie ist besonders erwähnenswert.“

Rupert Lehner, Head of Central and Eastern Europe, Products Europe bei Fujitsu, bestätigt: „Fujitsu hat sich nicht nur als Entwickler der weltschnellsten Supercomputer profiliert, sondern auch als Experte für die besonderen Anforderungen bei den HPC-Kunden im Hinblick auf Leistung, Anwendungsbreite und Service. Unsere Partnerschaft mit der Universität Regensburg steht exemplarisch für diesen Ansatz – und wir sind stolz darauf, dass wir die dortigen Wissenschaftler so umfassend mit unserer Technik unterstützen können.”


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