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Neuer Göttinger Hochleistungs-Parallelrechner für wissenschaftliche Simulationsrechnungen

09.02.2000 - (idw) Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen

Die Universität Göttingen und die Göttinger Max-Planck-Institute erhalten ein neues Werkzeug zur Computersimulation komplexer Modellsysteme. Die Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen (GWDG), in ihrer Funktion als Rechen- und Kompetenzzentrum der Universität Göttingen und der Max-Planck-Gesellschaft, hat Anfang des Jahres einen neuen Hochleistungsrechner, einen Parallelrechner RS/6000 SP der Firma IBM, installiert. Damit wird die bisher vorhandene Rechenkapazität für Simulationsrechnungen um den Faktor 10 gesteigert. Am Donnerstag, dem 10. Februar 2000, wird der niedersächsische Minister für Wissenschaft und Kultur, Thomas Oppermann, den neuen Rechner im Rahmen einer Einweihungsfeier in Betrieb nehmen.

Mit der RS/6000 SP erhält Göttingen ein Rechnersystem der neuesten Technologie. Die Installation eines Rechners dieses Typs, der von IBM erst im Laufe des Februars offiziell angekündigt werden wird, wurde durch ein Sonderabkommen zwischen IBM und GWDG ermöglicht. Die ersten Erfahrungen bei Betrieb und Nutzung der neuen Rechnergeneration kommen damit auch IBM für die Einführung dieser Systeme zu Gute.

Im Parallelrechnersystem RS/6000 SP sind 36 Einzelrechner mit jeweils vier Power3-Prozessoren über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk zusammengeschaltet. Jeder einzelne Prozessor kann pro Sekunde 1,5 Milliarden Rechenoperationen durchführen. Arbeiten alle 144 Prozessoren zusammen, so können sie ihre Aufgabe mit über 200 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde bearbeiten. Mit dieser Rechengeschwindigkeit rangiert der Göttinger Parallelrechner auf der TOP-500-Liste, die weltweit die Rechnersysteme nach ihrer Leistungsfähigkeit sortiert auflistet, derzeit unter den ersten 100 Systemen.

Eine Rechenleistung dieser Größenordnung wird benötigt, um das Verhalten von möglichst realitätsgetreuen Modellsystemen zu untersuchen. In Göttingen werden solche Simulationsrechnungen in ganz unterschiedlichen Gebieten durchgeführt: Geophysiker wollen das Verhalten des flüssigen Erdkerns und seine Wechselwirkungen mit der Erdrinde verstehen; Astrophysiker modellieren den Lebenszyklus einzelner Sterntypen und die Entwicklung von Galaxien; Materialphysiker suchen nach Veränderungen von Metalleigenschaften durch Beimischung von Fremdmolekülen; Molekularbiologen suchen nach den Regeln bei der Faltung von Proteinen zu dreidimensionalen Riesenmolekülen; Chemiker untersuchen Reaktionsmechanismen bei der Bildung von Molekülen; Mediziner wollen sich ein Bild von der Bewegungsdynamik der Kiefermuskulatur verschaffen. Dies ist nur eine Auswahl von naturwissenschaftlichen Fragestellungen, die auf dem neuen Parallelrechner bearbeitet werden sollen. Die durch solche aufwendigen nummerischen Simulationen gewonnenen Erkenntnisse über die Modellsysteme müssen sich natürlich in der realen Welt bewähren, indem sie Erklärungen für beobachtete Phänomene bieten oder Vorhersagen für das Verhalten der Systeme erlauben.

Für die Anwendungen ist neben der Rechengeschwindigkeit die Größe des Hauptspeichers entscheidend, der die riesige Datenmenge zur Beschreibung komplexer Modellsysteme aufnehmen muss. Der neue Göttinger Parallelrechner bietet in seinem Hauptspeicher Platz für insgesamt über 100 Milliarden Bytes (100 GBytes). Damit kann man z. B. den Zustand eines Festkörper-Modellsystems mit einer Milliarde Atomen abspeichern - oder auch den Inhalt ganzer Enzyklopädien.

Bei der Finanzierung dieses wichtigen Werkzeugs für die Naturwissenschaft wurde ein für Göttingen neuer Weg beschritten. Mittel aus dem Leibnizpreis von Prof. Christensen (Institut für Geophysik der Universität Göttingen) und Investitionsmittel der GWDG (deren Haushalt zu gleichen Teilen vom Land Niedersachsen und der Max-Planck-Gesellschaft getragen wird) haben eine gemeinsame Beschaffung eines Rechners dieser Größenordnung ermöglicht. Diese Bündelung der Mittel bewirkt durch ein günstigeres Preis-/Leistungsverhältnis eine überproportionale Steigerung der Gesamtgröße des beschafften Systems. Darüber hinaus ergibt sich auch eine große Arbeitserleichterung für das Institut für Geophysik: Der gesamte Betrieb des Rechners wird von der GWDG übernommen, die hierfür die kompetenten Spezialisten hat. Diese Zusammenarbeit von GWDG und Instituten bei Beschaffung und Betreiben von Großgeräten der Datenverarbeitung soll ausgedehnt werden und verspricht für die Zukunft Synergieeffekte bei der Verhandlung mit den Herstellern und bei den Betriebskosten.

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