Der "Hercules" genannte Supercomputer wird vom ITWM für rechenintensive Aufgaben in den Bereichen simulierte Realität, Computer Aided Engineering (CAE), parallele Softwarearchitekturen und Algorithmen, Performance-Analysen, Seismik, Grid Computing und Visualisierung eingesetzt. "Hercules rechnet mit 8,1 TFLOPS und ist damit der neuntschnellste Supercomputer Deutschlands", erklärt Franz-Josef Pfreundt, Bereichsleiter Competence Center High Performance Computing and Visualization und Rechenzentrumsleiter am ITWM. Im aktuellen Top-500-Ranking der weltweit schnellsten Höchstleistungsrechner liegt er auf Position 134. Angetrieben wird Hercules von 1.088 Rechenkernen, die in 272 PowerEdge-1950- und -2950-Servern von Dell mit insgesamt 544 Dual-Core-CPUs untergebracht sind.
Die Anforderungen des ITWM an den neuen Höchstleistungs-Cluster bestanden allerdings nicht nur in hoher Rechenleistung. Der Supercomputer sollte zudem besonders energieeffizient sein. Zum einen würden sich die eingesetzten Netzteile des Cluster-Spezialisten Linux Networx durch ihre hohe Effizienz auszeichnen, sagte Pfreundt.
Zudem werden in dem Cluster Strom sparende Dual-Core-Prozessoren von Intel der Linie 5148 LV (Low Voltage) eingesetzt. Diese besitzen eine Leistungsaufnahme von 40 Watt. Außerdem nutze das Fraunhofer Institut pro Knoten nur vier Speichermodule, was den Energieverbrauch weiter verringern würde. Hinzu kommen SAS-Festplatten, die zirka 30 Prozent weniger Strom verbrauchen als gängige SCSI-Laufwerke. Schließlich hat Dell durch eine Optimierung des BIOS erreicht, dass der Stromverbrauch für die interne Lüftung begrenzt werden kann.
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung als Lösung
Ergänzend zu den Einsparungen durch die einzelnen Systeme und Komponenten hat das ITWM ein ausgeklügeltes Kühlungssystem implementiert. So wird der Computerraum, in dem Hercules seine Dienste verrichtet, die meiste Zeit des Jahres direkt durch Außenluft und eine freie Kühlung temperiert. Zur Erzeugung von Kälte wird im Sommer ein BHKW (Blockheizkraftwerk) in Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eingesetzt. Zudem sind die Racks, in denen Hercules untergebracht ist, an ihrem Kopf mit Schutzschilden ausgestattet, die das Rückströmen warmer Abluft verhindern. Dadurch wurde die Luftzirkulation im Serverraum optimiert. Die Kühlung durch Außenluft funktioniert problemlos bis zu 20 Grad Außentemperatur.
Stromverbrauch um 30 Prozent reduziert
Durch das innovative Kühlkonzept müssen auch die Server-Ventilatoren nicht permanent mit voller Leistung arbeiten. "Insgesamt haben wir den Stromverbrauch der Server so um zirka 30 Prozent reduziert - Energie, die auch nicht weggekühlt werden muss", sagt Pfreundt. Mit all diesen Energiesparmaßnahmen erreicht Hercules einen Wirkungsgrad von über 0,1 GFLOPS/Watt und pro Knoten. Insgesamt verbraucht der Cluster damit unter 80 Kilowatt. "Mit diesen Werten", unterstreicht Pfreundt, "sollten wir es problemlos in die Green500-Liste schaffen." Die Green500-Liste wird erstmals im November 2007 unter www.green500.org veröffentlicht und listet die umweltfreundlichsten Supercomputer der Welt auf. (jm)