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Supercomputer: USA wollen mit NVIDIAs Volta und Intels Knights Hill zurück an die Spitze

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oak ridgeAm Montag wurde im Rahmen der ISC 2016 die aktualisierte Liste der Top500-Supercomputer vorgestellt, die einmal mehr von einem System in China angeführt wird. Dieses Mal kommt sogar Hardware aus eigenen Entwicklung zum Einsatz und offenbar sind die Chinesen nicht mehr auf Hardware auf dem Hause Intel oder NVIDIA angewiesen. Dies möchte man in den USA offenbar nicht auf sich sitzen lassen und hat bereits im November 2014 angekündigt, zwei Supercomputer aufbauen zu wollen, die zwischen 100 und 300 PFLOPS an Rechenleistung erreichen sollen. Zum Vergleich: Der aktuelle Spitzenreiter Sunway TaihuLight kommt auf 125 PFLOPS Spitzenrechenleistung und 93 PFLOPS im Linpack-Benchmark.

Technische Daten zum Summit-Supercomputer des DoE
Technische Daten zum Summit-Supercomputer des DoE

Das Department of Energy (DoE) hat in den USA hat die beiden Aufträge dazu bereits 2014 erteilt. Die technischen Daten der Systeme waren zu damaligen Zeitpunkt aber noch nicht abzusehen. Bereits in der Planungsphase aber war bekannt, dass IBM und NVIDIA zusammenarbeiten werden. Dort soll dann auch erstmals NVLink zum Einsatz kommen, denn beiden Unternehmen sind die wichtigsten Unterstützer einer neuen Interconnect-Technik für GPUs und CPUs. Zur Verfügung gestellt werden soll der Supercomputer namens Summit dem Oak Ridge National Laboratory und der zweite namans Sierra dem Lawrence Livermore National Laboratory. Erstmals vorgestellt wurde NVLink auf der GTC 2014 in diesem Jahr. Im Oktober gab IBM bekannt, dass NVLink ab 2016 in den ersten Servern zu finden sein wird. 

So soll Summit in einigen Teilen ab 2018 einmal aussehen
So soll Summit in einigen Teilen ab 2018 einmal aussehen

Mit dem Aufbau dieser beiden Systeme begonnen werden soll 2016, fertiggestellt wird Summit aber wohl erst 2018, während Sierra weiterhin für 2017 geplant ist. Für Sierra sind noch wenige technische Daten bekannt. Einzig der Einsatz der nun aktuellen Tesla-P100-Beschleuniger sowie der dazugehörigen IBM-Prozessoren gilt als sicher. Zwischen 150 und 300 PFLOPS waren 2014 für Summit geplant, während für Sierra als Ersatz des IBM Blue Gene/Q im Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) 100 PFLOPS anvisiert sind.

Mit Summit an die Spitze

Das Department of Energy (DoE) hat weitere Details von Summit angekündigt, der aktuell locker an die Spitze der Top500-Liste gelangen würde. Als Nachfolger von Titan soll er etwa 3.400 Rechenknoten einsetzen. Jeder dieser Knoten ist mit mehreren IBM Power 9s bestückt. Hinzu kommen mehrere GPU-Beschleuniger auf Basis der Volta-Architektur von NVIDIA. Bei diesen handelt es sich um den Nachfolger der Pascal-Architektur, die in Form der P100-GPU derzeit in einigen Supercomputern mit NVLink bestückt wird. Pro Knoten sollen zudem mehr als 512 GB an Speicher zum Einsatz kommen, die sich in DDR4 und HBM aufteilen. Ebenfalls pro Knoten noch vorhanden sein werden 800 GB an NVRAM. Der Datenspeicher von Summit soll 120 PB vorhalten können, die mit einer Bandbreite von 1 TB/s an die Knoten ausgeliefert und geschrieben werden können.

Nun wohl als gesichert darf der Einsatz von NVLink gelten. Der schnelle Interconnect mit einer maximalen Bandbreite von 160 GB/s für eine einzelne GPU kommt auch in aktuellen Systemen mit Tesla-P100-Beschleunigern zum Einsatz. Eingesetzt wird dieser aber nur als Verbindung zwischen den GPUs und allenfalls noch mit den IBM-Prozessoren, die NVLink ebenfalls integrieren wollen. Für das komplette Netzwerk kommt ein Dual Rail EDR-IB (InfiniBand) mit 23 GB/s zum Einsatz. Die Leistungsaufnahme von Summit soll 10 MW betragen. Auch hier vielleicht ein Vergleich zum aktuellen Spitzenreiter TaihuLight, der auf 15,3 MW kommt.

Auch ein dritter Supercomperuter soll im Auftrag des DoE noch entwickelt werden. Aurora soll wie Summit 2018 fertiggestellt werden. Im Gegensatz zu Summit und Sierra soll Aurora auf Beschleunigerkarten aus dem Hause Intel setzen. Die Xeon-Phi-Beschleuniger sollen dabei auf die nächste Generation namens Knight Hill setzen – gerade erst hat Intel die Knights-Landing-Generation offiziell vorgestellt.