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Hardwareluxx Inside: GPU-Cluster in Bielefeld

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Seite 1: Hardwareluxx Inside: GPU-Cluster in Bielefeld

nvidiaDie Leistung der Supercomputer richtet sich seit Jahren nach dem Moorschen-Gesetz. Alle 18 Monate verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren pro Quadratmillimeter und somit steigt auch die Performance. Doch einen großen Sprung bei der Effizienz machten die Supercomputer erst mit dem Einsatz von GPUs, die auf paralleles Computing optimiert worden sind. Passend zum Start des neuen GPU-Clusters am Standort Bielefeld, bei dem wir mit dabei sein konnten, wollen wir einen Einblick auf die neue Technik bieten.

Zunächst aber ein Blick auf die bisherigen Systeme, die seit 1993 eingesetzt wurden:

1993 - 25 GFlops
1999 - 144 GFlops
2005 - 4000 GFlops
2012 - 518 TFlops

Doch welches Einsatzgebiet hat ein solcher Supercomputer? 

Entstehung der Daten:

Prof. Peter Braun-Munzinger untersucht das Verhalten des Quark-Gluon-Plasmas am LHC durch die Kollision von Blei-Atomen bei 99,9 Prozent Lichtgeschwindigkeit. Das QGP ist vermutlich ein Zustand des Universums kurz nach dem Urknall (10µS) bei einer Temperatur von mehreren Millionen Grad Celsius. Quarks und Gluonen sind auch heute noch Bestandteil der Materie. Genauer gesagt sind Gluonen sogar dafür verantwortlich, dass Neutrinos und Protonen, die wiederum aus Quarks bestehen, zusammenhalten. Wer sich näher mit Quarks und Gluonen beschäftigen möchte, findet in der Wikipedia die nötigen Informationen. Ebenfalls untersucht wird Antimaterie, in diesem Fall Helium4, also ein Helium, das aus zwei Anti-Neutronen und zwei Anti-Protonen besteht.

lhc-alice

Die am neuen Cluster in Bielefeld verarbeiteten Daten stammen zum Beispiel aus dem LHC (Large Hadron Collider) am CERN. Genauer gesagt aus dem ALICE-Experiment dessen Detektor die Größe eines mehrstöckigen Gebäudes hat. Dort ist mehr Eisen in der Konstruktion und dem Detektor selbst verbaut, als für den Eiffelturm aufgewendet werden musste.

Die enormen Datenmengen, die hier anfallen, werden durch die vielen zum Einsatz kommenden Sensoren bedingt. 560 Millionen Pixel, also einzelne Messpunkte, sind im ALICE-Detektor vorhanden. Pro Sekunde können mehrere tausend Messintervalle durchgeführt werden - sozusagen mehrere tausend Bilder pro Sekunde mit 560 Millionen Pixeln gemacht werden. In Stößen mit einem Abstand von 50 ns werden die Atome aufeinander geschossen. Bei diesen Kollisionen entstehen mehr als 10.000 geladenen Partikel, die allesamt detektiert werden müssen. Hier entstehen die Datenmengen, die erst gespeichert und dann später verarbeitet werden müssen. Am Standort Bielefeld werden diese Daten allerdings nicht verarbeitet, sondern mit eigenen Rechenmodellen und deren Ergebnisse verglichen.

 

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Kommentare (23)

#14
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Registriert seit: 21.01.2008
Thüringen
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Beiträge: 16333
Zitat Don;18297598
Bei den GeForce-Karten geht es, wenn ich das richtig verstanden habe, darum, dass hier bestimmte Berechnungen gemacht werden, die ohnehin mehrfach ausgeführt werden und deren Richtigkeit man auch nicht prüfen kann. Wenn du etwas simulierst, das Ergebnis aber nicht kennst, wie willst du das verifizieren? Oftmals geht man also her, macht die Berechnung mehrfach und nimmt z.B. einen Mittelwert davon. Dazu sind diese Karten geradezu prädestiniert.

Ich hoffe ich rede nicht allzu viel Blödsinn, aber das war schon etwas komplizierter wenn einem das ein theoretischer Physiker erzählt ;)


Ich dachte die rechnen das Ergebnis nochmal gegen,mit den Teslaclustern zur Verifizierung.

So hatte ich das erst verstanden:)

Zugegeben das würde dann aber ja sinnlosen doppelten Rechenaufwand bedeuten,da man die ganzen Werte,ja gleich durch die Teslas hätte drücken können,ohne Gefahr zu laufen das das Endergebnis nicht stimmt

Trotzdem ein schönes Maschinchen was sie da oben in Bielefeld stehen haben
#15
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Registriert seit: 08.04.2011
Ruhrgebiet
Bootsmann
Beiträge: 624
So muss Hardware aussehen. Aber da sind ja noch Plätze in der Racks frei... ;)
#16
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Registriert seit: 29.01.2010

Fregattenkapitän
Beiträge: 2626
Ich hab das so gelesen, dass auf den Geforce ausprobiert wird. Also etwas gerechnet wird wovon man nicht weiss, ob es ein Ergebnis gibt. Evt. verläuft sich eine Berechnung ja und wenn die GF schon verlaufen braucht man die "langsameren" Teslas ja nicht nutzen. Oder die GF rechnen alles in SP und die Teslas wenn das Eregnis ok ist nochmal in DP :)
#17
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Registriert seit: 10.02.2008

Admiral
Beiträge: 15048
Jo die überprüfen mit den Teslas die vorigen Ergebnisse. ;)

Ach was wären wir ohne Physiker? Keine Atombomben und kein Internet... :D

Haben die eigentlich aus was zum Thema Stromrechnung bzw Verbrauch gesagt? Ich meine wenn die Uni schon auf 192 günstige GTX 580 3 GB zurück greifen muss, haben die bestimmt nicht viel Geld für Strom... :D
#18
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Registriert seit: 29.01.2010

Fregattenkapitän
Beiträge: 2626
"...kommt das Cluster auf einen Verbrauch von etwa 140 kW."
Strom dürften die zwar Sonderkonditionen haben aber günstig wirds sicher nicht.
#19
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Registriert seit: 15.11.2002
www.twitter.com/aschilling
[printed]-Redakteur
Tweety
Beiträge: 29104
Einen Anschaffungspreis hat man mir nicht genannt. Bei Volllast auf allen GPUs liegt der Verbrauch bei 140 kW. Innerhalb von drei Jahren wird soviel Strom verbraucht wie das gesamte System gekostet hat.
#20
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Registriert seit: 21.01.2008
Thüringen
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Beiträge: 16333
Zitat Don;18298548
Einen Anschaffungspreis hat man mir nicht genannt. Bei Volllast auf allen GPUs liegt der Verbrauch bei 140 kW. Innerhalb von drei Jahren wird soviel Strom verbraucht wie das gesamte System gekostet hat.


Na wer die ungefähren Strompreise im Kopf hat,kann sich jetzt ausmalen,was das Maschinchen gekostet hat in der Anschaffung,wenn es täglich und davon ist wohl auszugehen im Full Load arbeitet:p
#21
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Registriert seit: 10.02.2008

Admiral
Beiträge: 15048
Danke für die Info, das ist schon eine Hausnummer zum mal die ja im gewissen Sinne mit der Forschung nichts verdienen. Aber interessant Bericht, auch wenn ich nicht im Raum mit den Rechnern gewesen sein möchte, wenn ich das Video so höre... :D[COLOR="red"]

---------- Post added at 12:13 ---------- Previous post was at 12:11 ----------

[/COLOR]Scully, die bezahlen mit Garantie den Industrie-strompreis und der ist weit billiger als unserer. ;) In Deutschland zahlt nämlich nicht der Hauptverbraucher wirklich den Strom...
#22
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Registriert seit: 21.01.2008
Thüringen
Banned
Beiträge: 16333
Zitat Mick_Foley;18298587

Scully, die bezahlen mit Garantie den Industrie-strompreis und der ist weit billiger als unserer. ;) ...


Abweichungen im 20% Bereich sind denke ich vertretbar,um eine Vorstellung von den Anschaffungskosten zu haben,darum auch "ungefähren Strompreise":d

Was jetzt Bielefeld genau bezahlt,müsste man mal recherchieren,dann könnte man sie auf ihre Aussage "3 Jahre equivalent zum Anschaffungspreis" festnageln:asthanos:
#23
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Registriert seit: 21.04.2009
hinterm Mond
Kapitän zur See
Beiträge: 3667
Schöner Artikel. Gefällt mir.

Habe mal eben bissl gerechnet. Ich komme auf 21€/Stunde (bei 15cent/KWh) ... sind auf 3 Jahre etwa 550000€ ... Schnäppchen. :D
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