IBM hat mit Blue Gene/P die zweite Generation des derzeit leistungsfähigsten Supercomputers weltweit angekündigt. Blue Gene/P verdreifacht annähernd die Leistung seines Vorgängers Blue Gene/L, des gegenwärtig bislang schnellsten Computers, und kann dabei das energieeffiziente und platzssparende Packaging der Blue Gene-Reihe beibehalten.
Blue Gene/P wurde für permanente Rechengeschwindigkeiten über ein “Petaflop” (eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde) entwickelt, was der dreifachen Leistung seines Vorgängers entspricht – dem gegenwärtigen Rekordhalter mit der Bestmarke von 367 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde (oder 367 “Teraflop”). Blue Gene/P ist bis zu 100.000-mal leistungsfähiger als ein gewöhnlicher PC. Um eine annähernde Rechenleistung mit Laptop-Computern zu erreichen, bräuchte man so viele Geräte, daß sie übereinander gestapelt eine Höhe von über zwei Kilometern erreichen würden.
Blue Gene/P kann so konfiguriert werden, so dass eine Spitzenrechenleistung von mehr als drei Petaflop erreicht werden kann.
Ein fortschrittliches, umweltfreundliches Design, das seiner Zeit voraus ist
Die Blue-Gene-Linie hat ihren Ursprung in einer visionären Forschungsinitiative von IBM, deren Ziel es war, hoch skalierbare und enorm zuverlässige wissenschaftliche Computerplattformen zu entwickeln. Mit Blue Gene ist es den Designern gelungen, gleich zwei zentrale Probleme, die sich als besonders nachteilig für modernes Supercomputing erwiesen haben, zu lösen: Energieverbrauch und Platzbedarf. Deshalb wurde Blue Gene, im Gegensatz zu anderen kommerziell verfügbaren Designs, mit dem Ziel gebaut, Platz und Energie einzusparen. Gegenwärtig verbraucht Blue Gene/P bis zu sieben Mal weniger Energie als andere vergleichbare Supercomputer. Seit seiner Einführung 2004 ist Blue Gene durch seine Fähigkeit, komplexe wissenschaftliche Gleichungen in vorher nicht erreichbarer Zeit zu lösen, zu einem der wichtigsten Forschungsinstrumente aufgestiegen. Blue Gene ist für Wissenschaftler zu einem unentbehrlichen Werkzeug zur Bewältigung riesiger Datenmengen in vielen wissenschaftlichen Bereichen geworden.
Einige renommierte Forschungseinrichtungen und Universitäten haben Blue Gene/P bereits bestellt. Das US-amerikanische Argonne National Laboratory des Department of Energy wird Blue Gene/P in den Vereinigten Staaten, beginnend in diesem Jahr in Betrieb nehmen. In Deutschland planen das Forschungszentrum Jülich und die Max-Planck-Gesellschaft ebenfalls den Beginn der Installation von Blue-Gene/P-Systemen in der zweiten Jahreshälfte 2007. Der Einsatz weiterer Blue Gene/P-Systeme wird vom“Brookhaven National Laboratory “ in Upton, New York zusammen mit der Stony Brook University, und vom Science and Technology Facilities Council, Daresbury Laboratory in Cheshire, England, geplant.
Bei der Max-Planck-Gesellschaft wird Blue Gene/P in Zukunft eine Plattform für neue Anwendungen auf Petaflop-Level werden. “Das Blue-Gene-System der nächsten Generation wird uns bei der Vorbereitung, der Entwicklung und der Optimierung von Anwendungen der Max-Planck-Gesellschaft für zukünftiges Computing im Peta-Bereich unterstützen”, so Hermann Lederer, Leiter der Anwendungsunterstützung des Max-Planck Rechenzentrums Garching.
„Blue Gene/P ist das Schlüsselbeispiel für den Paradigmenwechsel im Supercomputing“, sagt Thomas Lippert, Direktor des Supercomputing-Centers beim Forschungszentrum Jülich. „Die hohe Rechenleistung bei geringen Stromverbrauchswerten zusammen mit dem User-Support-Konzept in Jülich ermöglicht es uns, komplexere und rechenintensivere Algorithmen auszuführen.“ Ohne Blue Gene wäre es für die Jülicher Forscher nicht möglich gewesen, die Rechenkapazität auf das gewünschte Niveau zu führen und dennoch in einem akzeptablen Energieverbrauchsrahmen zu bleiben. WIssenschaftliche Simulationne sind im Forschungszentrum Jülich der dritte Pfeiler der Wissenschaft neben Theorie und Experiment. Das thematische Spektrum deckt Bereiche wie Teilchenphysik, Klimaforschung, Proteinfaltung, Materialforschung, Quantencomputing, Nano- und Life Sciences sowie Energieforschung ab.
Im Inneren des derzeit leistungsfähigsten Computers
Wie sein Vorgänger, so basiert Blue Gene/P auch auf modularem Design und kann ja nach Anforderung nach dem Baukastenprinzip erweitert werden.
Ein einziger Blue-Gene/P-Chip verfügt über vier niederfrequente (850 Mhz) PowerPC-450-Prozessoren. Jeder Chip kann pro Sekunde 13.6 Milliarden Rechenoperationen durchführen. Ein durchschnittliches Board (ca. 60x60cm) enthält 32 dieser Chips und kann 435 Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde bewältigen, was wesentlich mehr Leistung entspricht als bei einem normalen 40-Knoten-Cluster, der auf zweikernigen Standard- Prozessoren basiert. Das ca. 1,80 m hohe Rack enthält 32 dieser kompakten Boards. Jedes Rack führt 13.9 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde durch, weit über tausendfach schneller als die derzeit schnellsten Home-PCs.
Die Ein-Petaflop-Blue-Gene/P-Konfiguration ist ein Cluster aus 294.912 Prozessoren, bei dem 72-Racks mit einem optischen Hochgeschwindigkeitsnetzwerk verbunden werden. Blue Gene/P kann bis zu 884 736 Prozessoren in 216 Racks skalieren, um eine Leistung von drei Petaflop/s zu erreichen. Ein Blue Gene/P-Rack beinhaltet 4.096 Prozessoren.
Benutzerfreundlichere Schnittstellen und anwendungskompatible Geschwindigkeitseffizienz
Es bestehen einige grundlegende Unterschiede zwischen Blue Gene/L und Blue Gene/P. Im Hardwarebereich verfügt Blue Gene/P über mehr (vier im Vergleich zu zwei bei Blue Gene/L) und schnellere (850 Mhz gegenüber 700 Mhz) Prozessoren pro Chip, über mehr Speicher und einen SMP-Modus um Multi-Threated-Anwendungen unterstützen zu können. Die gemeinsame Netzwerkleistung konnte stark nach oben skaliert werden, um Flaschenhalssituationen, die in großen Parallelcomputing-Systemen entstehen können, zu minimieren. Auch die Software (System-Management, Programmierumgebung und Anwendungsunterstützung) wurde bei Blue Gene/P verbessert.
Erstmals hat auch das deutsche Entwicklungszentrum der IBM in Böblingen an einer IBM Blue Gene-Generation mitgearbeitet und war mit verschiedenen Hardware-Beiträgen am Supercomputer IBM Blue Gene/P beteiligt. Bei der zweiten Generation konnten Böblinger Supercomputing-Experten vor allem die skalierbare Netzwerkstruktur verbessern und haben so die Geschwindigkeit der Kommunikation vieler tausender Einzelprozessoren miteinander, die man über dieses interne Netzwerk verbindet, erhöht.
Das Betriebssystem von Blue Gene basiert auf Linux. Anwendungen werden in den gängigen Programmiersprachen wie Fortran, C und C++ geschrieben, wobei standard-basierte MPI Kommunikationsprotokolle verwendet werden. Blue Gene/P ist kompatibel mit diversen Anwendungen, die auch schon auf Blue Gene/L laufen (zum Beispiel Forschungsprojekte in den Bereichen Physik, Chemie, Biologie, Raumfahrt, Astrophysik, Gentechnologie, Materialwissenschaft, Kosmologie und Seismologie).
Eine Reihe unabhängiger Softwareanbieter plant bereits, existierende Tools und Anwendungen auf Blue Gene/P zu übertragen. Unter ihnen sind Gene Network Sciences, TotalView Technologies, Inc., Tsunami Development LLC und Visual Numerics, die Entwickler von IMSL.
Weitere Informationen in der original US-Presseinformation anbei.
Fotomaterial auf Anfrage verfügbar.
Zusätzliche Informationen:
www.ibm.com/servers/deepcomputing/bluegene.html
IBM Triples Performance of World’s Fastest, Most Energy-Efficient Supercomputer
New Blue Gene/P designed to break the “quadrillion” barrier
ARMONK, NY, June 26, 2007 — IBM today announced Blue Gene/P, the second generation of the world’s most powerful supercomputer. Blue Gene/P nearly triples the performance of its predecessor, Blue Gene/L – currently the world’s fastest computer – while remaining the most energy-efficient and space-saving computing package ever built.
The result is a machine that towers over other systems to the degree that it enables science and commercial supercomputing to attack vital problems in ways never before possible, like modeling an entire human organ to determine drug interactions. Drug researchers could run simulated clinical trials on 27 million patients in one afternoon using just a sliver of the machine’s full power.
The IBM® System Blue Gene®/P Solution is designed to operate continuously at speeds exceeding one “petaflop” – or one-quadrillion operations per second. The system is 100,000 times more powerful than a home PC and can process more operations in one second than the combined power of a stack of laptop computers nearly 1.5 miles high. Blue Gene/P can be configured to reach speeds in excess of three petaflops, a performance level that many thought unattainable only a few short years ago.
„Blue Gene/P marks the evolution of the most powerful supercomputing platform the world has ever known,“ said Dave Turek, vice president of deep computing, IBM. „A new group of commercial users will be able to take advantage of its new, simplified programming environment and unrivaled energy efficiency. We see commercial interest in Blue Gene developing now in energy and finance, for example. This is on course with an adoption cycle — from government labs to leading enterprises – that we’ve seen before in the high-performance computing market.”
A Green Design Ahead of its Time
The Blue Gene® line was born from a visionary IBM initiative to develop a hugely scalable and highly reliable scientific computing platform. With Blue Gene, designers sidestepped two key constraints on state-of-the-art supercomputing – power usage and space requirements. Blue Gene was purpose-built to fit in smaller spaces and use less electricity compared to other commercially available designs. Today, Blue Gene/P is at least seven times more energy efficient than any other supercomputer.
The influence of Blue Gene’s super energy-efficient design and computing model — once considered exotic – can be seen everywhere in the industry where people have attempted to lower energy use and get performance without traditional reliance on chip frequency. The breakthrough BlueGene design uses many small, low-power chips each connected through five specialized networks inside the system.
Some of the world’s leading research laboratories and universities have already placed orders for Blue Gene/P. The U.S. Dept. of Energy’s Argonne National Laboratory, Argonne, Ill., will deploy the first Blue Gene/P in the U.S. beginning later this year. In Germany, the Max Planck Society and Forschungszentrum Julich also plan to begin installing Blue Gene/P systems in late 2007. Additional Blue Gene/P rollouts are being planned by Stony Brook University and Brookhaven National Laboratory in Upton, N.Y., and the Science and Technology Facilities Council, Daresbury Laboratory in Cheshire, England.
“We view the installation of Blue Gene/P as the next phase of a strategic partnership furthering advances in computation in support of breakthrough science,” said Robert Rosner, director, Argonne National Laboratory.
At FZ Julich, where researchers have been using a Blue Gene/L machine for two years, Blue Gene/P will allow for more breakthrough science – in such areas as particle physics and nanotech, for example – while keeping the research facility within acceptable power budgets. “The big computing power at low electricity rates allows us to boost the performance of very complex and computationally intensive algorithms,” said Thomas Lippert, director of the supercomputing center at FZ Julich.
Inside the Fastest Computer Ever Built
Like its predecessor, Blue Gene/P is a modular design, composed of “racks” that can be added as requirements grow.
Four IBM (850 MHz) PowerPC® 450 processors are integrated on a single Blue Gene/P chip. Each chip is capable of 13.6 billion operations per second. A two-foot-by-two-foot board containing 32 of these chips churns out 435 billion operations every second, making it more powerful than a typical, 40-node cluster based on two-core commodity processors. Thirty-two of the compact boards comprise the 6-foot-high racks. Each rack runs at 13.9 trillion operations per second, 1,300 times faster than today’s fastest home PC.
The one-petaflop Blue Gene/P configuration is a 294,912-processor, 72-rack system harnessed to a high-speed, optical network. Blue Gene/P can be scaled to an 884,736-processor, 216-rack cluster to achieve three-petaflop performance. A standard Blue Gene/P configuration will house 4,096 processors per rack.
For Programmers, Friendlier Interfaces &
Application Compatibility Speed Productivity
There are some key differences between Blue Gene/L and Blue Gene/P. In hardware, Blue Gene/P moves to more (four vs two) and speedier (850 MHz vs 700 MHz) processors per chip; more memory and an SMP mode to support multi-threaded applications. This new SMP mode moves Blue Gene/P to a programming environment similar to that found in commercial clusters. Blue Gene/P dramatically scales up collective network performance to minimize common bottlenecks inherent in large parallel-computing systems. Software marks the third key upgrade for Blue Gene/P — system management, programming environment and applications support have all been refined in Blue Gene/P.
In Germany, Blue Gene/P will become the platform for new applications scaled for petaflop-level performance at the Max Planck society. „The next-generation Blue Gene system will improve our capacity to prepare, develop and optimize applications from the Max Planck Society for future peta-scale computing,“ said Hermann Lederer, head of application support at Max Planck’s RZG/Garching Computing Center.
Blue Gene’s operating system is based on open-source Linux. Applications are written in common languages such as Fortran, C and C++ using standards-based MPI communications protocols. Blue Gene/P is compatible with the diverse applications currently running on Blue Gene/L, including leading research in physics, chemistry, biology, aerospace, astrophysics, genetics, materials science, cosmology and seismology.
A variety of independent software vendors have plans to port existing tools and applications to Blue Gene/P. These include Gene Network Sciences, TotalView Technologies, Inc., Tsunami Development LLC and Visual Numerics, developers of IMSL.
For more information, go to:
www.ibm.com/servers/deepcomputing/bluegene.html
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