Vor gerade einmal 3 Jahren wurde der VSC-4, der bis vor Kurzem schnellste Supercomputer der VSC-Familie, in Betrieb genommen. Dennoch war es nun an der Zeit, ihm mit dem VSC-5 Verstärkung zur Seite zu stellen. Forscher*innen österreichweit haben so auch in Zukunft eine leistungsstarke und international konkurrenzfähige Infrastruktur für anspruchsvolle Rechenprozesse zur Verfügung.
VSC steht für Vienna Scientific Cluster und ist ein Projekt, das durch die erfolgreiche Zusammenarbeit von mittlerweile 6 Universitäten (TU Wien, Universität für Bodenkultur Wien, TU Graz, Universität Innsbruck, Johannes Kepler Universität Linz und Universität Wien) ermöglicht wird.
Schneller Generationswechsel
Die Planung für den VSC-5 begann bereits direkt nach Fertigstellung des VSC-4 im Jahr 2019, denn Supercomputer altern schnell. Zudem benötigen Planung, Ausschreibung und Aufbau eines neuen Hochleistungsrechners viel Zeit. Den Zuschlag erhielt als Bestbieter die Firma MEGWARE, die bereits den VSC-2 aufbaute. Ende September konnte nun das Team des VSC Research Center an der TU Wien, das für die Beschaffung und den Betrieb der gesamten VSC-Infrastruktur verantwortlich ist, den VSC-5 offiziell an die Nutzer*innen übergeben.
„Die Rückmeldungen zum neuen VSC sind positiv“, berichtet Ernst Haunschmid, Mitglied im Team VSC Research Center, und setzt hinzu: „Man sieht es daran, dass er bereits vollkommen ausgelastet ist.“
Nutzer*innen der Universität Wien können auf die VSC-Infrastruktur im TU Wien Science Center bequem von ihrem Arbeitsplatz an der Universität aus zugreifen. Dafür steht ihnen eine Verbindung mit einer Leistung von 10 Gbit/s zur Verfügung, mit der sie auch große Datenmengen schnell transferieren können.
Rechenressourcen für aktuelle Forschungsfragen
Die technische Ausstattung des VSC-5 punktet damit, dass jeder einzelne seiner 770 Rechenknoten über einen 512 GB großen Hauptspeicher und eine 1,92 TB große SSD als Massenspeicher verfügt. Diese große Speichermenge ist besonders bei neuen wissenschaftlichen Anwendungen wichtig, etwa bei der Forschung zum Klimawandel mittels Modellrechnungen oder in der Quantenforschung.
Außerdem verfügt der VSC-5 über deutlich mehr Kerne als der VSC-4. Sie erlauben es, viele Berechnungen parallel durchzuführen. Dies wird besonders bei Simulationen benötigt, beispielsweise im Bereich der Astrophysik.
Unterschiede in der Ausstattung erklären außerdem, wieso der VSC-5 im Juni 2022 „nur“ Platz 301 in der TOP500-Liste der weltweit schnellsten Supercomputer erreichte, während der VSC-4 im Jahr 2019 noch Platz 82 erobern konnte.
Verdoppelte Leistung, gleichbleibender Strombedarf
Für Forscher*innen ist diese Listenplatzierung nicht unbedingt relevant, berichtet Ernst Haunschmid: „Der VSC-4 hatte beim sogenannten Linpack-Benchmark der TOP500-Liste einen besseren Wert als der VSC-5. Bei diesem Benchmark geht es darum, ein riesiges Gleichungssystem zu lösen. Normale Nutzer*innen des VSC haben aber selten diese Anforderung.“
Was zählt, ist das Abarbeiten komplexer Rechenaufgaben – und hier kann sich die Leistung des VSC-5 jedenfalls sehen lassen: Im SPEC CPU2017 Benchmark, einer Sammlung von weit verbreiteten wissenschaftlichen Codes, erreicht der VSC-5 mehr als die doppelte Leistung des VSC-4.
Um diese große Zahl an Rechenoperationen leisten zu können, ist einiges an Energie nötig. Dank einer vorausschauenden Ausschreibung, die auf die Energieeffizienz des neuen Systems großen Wert legte, benötigt der VSC-5 trotz verdoppelter Leistung nur etwa die gleiche Menge Energie wie der VSC-4. In Zeiten der Energieknappheit ist das besonders wichtig.
Warmwasser statt Kaltluft
Die Energieeffizienz verdankt der VSC-5 unter anderem seinem Warmwasser-Kühlsystem. Das „Kühlwasser“ nimmt die überschüssige Hitze dabei direkt an den technischen Komponenten auf. Es erreicht Temperaturen von bis zu 45 Grad Celsius, ohne dass die Bauteile des VSC-5 Schaden nehmen.
„Dieses 45 Grad warme Wasser wird auf das Dach und dort in große Kühlregister transportiert. Ein Kühlregister besteht aus vielen feinen Rohren mit einem Ventilator darüber, der dabei hilft, die Wärme an die Umgebung abzugeben (free cooling). So wird das Wasser einfach über die Außenluft abgekühlt“, erklärt Ernst Haunschmid. „Ziel ist es, dass man möglichst wenig Energie braucht, um die Wärme aus dem Rechnerraum hinaus zu bekommen.“ Direkt wassergekühlte Systeme können auch noch im Sommer im free cooling Modus sehr energieeffizient betrieben werden. Luftgekühlte Systeme benötigen im Großteil des Jahres eine aktive Kühlinfrastruktur mit Kompressoren, wodurch ein deutlich höherer Energieaufwand entsteht. Noch effizienter ist natürlich die Nachnutzung der Abwärme. In den Wintermonaten wird ein Teil der Abwärme für die Heizung des Gebäudes herangezogen.
Vor dem VSC-6 kommt MUSICA
Nach der Inbetriebnahme ist vor der Inbetriebnahme, allerdings folgt diesmal nicht gleich der VSC-6. Vielmehr wird bis 2025 zuerst MUSICA (Multi-Site Computer Austria) als neuer Hochleistungsrechner umgesetzt.
Mit Fördermitteln in der Höhe von 20 Millionen Euro wird der Supercomputer MUSICA verteilt auf 3 Rechenzentren an der TU Wien, der Johannes Kepler Universität Linz und der Universität Innsbruck entstehen. In Innsbruck soll darüber hinaus ein Quantencomputer angeschlossen werden.
Bis es so weit ist, sorgt der VSC-5 für ausgezeichnete Rechenleistung.
VSC-5 in Zahlen
- 4,3 Petaflops/s Rechenleistung
- 770 Rechenknoten mit je 2 AMD EPYC Milan Prozessoren mit insgesamt 98.560 Kernen
- 120 NVIDIA A100 Grafikkarten
- 6 Partneruniversitäten
- 301. Platz in der TOP500-Liste der weltweit schnellsten Supercomputer