High Performance Computing, kurz HPC, ist in aller Munde. Während man vielerorts die Nutzung von GPUs anpreist, um viel Leistung auf engem Raum zu ermöglichen. Aber auch klassische x86-Prozessoren sind immer noch aktuelle Technik. Doch was tun, wenn so viel Rechenleistung wie möglich benötigt wird, aber die Skalierbarkeit oftmals bei herkömmlichen Clustern leidet? Oder die verfügbare Stromversorgung limitiert ist? Die LMU München hat mithilfe der SeaMicro-Architektur Fortschritte bei der Genforschung erzielt und eine Fallstudie zeigt auf, wann und wo die hohe Systemdichte von Vorteil sein kann.
Der Kauf des Startups SeaMicro für 334 Millionen US-Dollar im letzten Jahr sorgte für Aufsehen. Der Hersteller von Micro-Servern bietet mit dem Freedom Fabric die Möglichkeit, viele Compute-Module, bestückt mit einer CPU oder einem SoC (System on a Chip), auf engstem Raum unterbringen zu können. Das Freedom Fabric sorgt weiterhin dafür, dass bekannte Netzwerkelemente nicht mehr benötigt werden. Im Falle der Ludwig-Maximilian-Universität München ist man besonders stolz darauf, mit der SeaMicro-Technik die Skalierbarkeit verbessert zu haben. Anstatt einer teuren 10-Gbps-InfiniBand-Verbindung werden die 128 Compute-Module mit insgesamt 512 CPU-Kernen durch die Freedom Fabric verbunden und sparen damit nicht nur Energie ein, sondern arbeiten darüber hinaus auch effizienter. Während in eigenen Versuchen mit herkömmlichen HPC-Clustern immer wieder der Wirkungsgrad bei hoher Parallelität sank, sind nun knapp 90 % der Leistung abrufbar. Insgesamt stehen laut AMD-Angaben 1,28 Tbps Bandbreite zur Verfügung.
Explizit ist nicht angegeben, auf welche Prozessoren die LMU München setzt. Jedoch wird angegeben, dass sowohl AMD- als auch Intel-Modelle im angesprochenen SeaMicro SM15000 genutzt werden können. Ob nun AMD Opteron™ Prozessoren auf Basis der aktuellen „Piledriver”-CPU-Kerne oder Intels Xeon® E3-1260L („Sandy Bridge”) und E3-1265Lv2 („Ivy Bridge”) oder Intel® Atom™ N570 Prozessoren, eine Stärke der SeaMicro-Technik soll die hohe Flexibilität sein. Während AMD nach dem Kauf einige Zeit brauchte, um auch die hauseigenen Prozessoren in den Systemen einsetzen zu können, so könnten bereits 2014 auch ARM-Kerne den Weg in die Systeme finden.
Ebenso beeindruckend ist die Tatsache, dass eine Person lediglich zwei Tage für die Einrichtung des SeaMicro SM15000 benötigt haben soll. Damit kann SeaMicro einen weiteren Pluspunkt landen, ist doch Zeit immer wieder ein entscheidender Faktor. Ebenso bedeutsam für die Auswahl war die Leistungsaufnahme. Ohne Umbauten vornehmen zu müssen, standen "nur" 10 bis 12 kW bereit. Ein herkömmliches System wird laut den Angaben der Fallstudie mit mindestens dem doppelten Wert grob kalkuliert.
Was macht nun die LMU München mit der Kraft von 256 Herzen? Der SeaMicro SM15000 wird genutzt, um Proteinstrukturen zu visualisieren und damit den Forschern zu helfen, Bakterien besser zu verstehen und Medikamente zu verbessern. Ein erster Schritt hierzu ist die 3-D-Darstellung eines menschlichen Ribosoms, die durch die Analyse von über 800.000 Einzelbildern errechnet wurde. Aber auch andere Projekte sollen schon von der Rechenleistung profitiert haben.
Abschließend bleibt festzustellen, dass die hohe Packungsdichte und die durch die Freedom Fabric eingesparten zusätzlichen Energieverbraucher die Effizienz von Clustern auf ein neues Niveau heben können. Inzwischen muss man wohl sagen, dass AMD mit dem Kauf von SeaMicro einen Markt erschließt, der in Zeiten von "grüner IT" durchaus gewinnbringend sein kann.
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