Technik: Hardware

Tianhe 3 - Entwicklung abgeschlossen

China: Erster Exaflop-Computer der Welt geht 2020 in Betrieb
19.04.2019 14:05:00 eingesandt von Wilfried Stevens für OnlineZeitung 24.de

Tianhe-3
Tianhe-3
Während wir jedes Jahr die Leistungssteigerungen neuer Computer, Laptops, Speicher und Zubehör auf diversen Computer-Messen und in Fachzeitschriften bewundern und sie dann auch kurze Zeit später käuflich erwerben zu können, spielen die so genanten Supercomputer oder Superrechner in einer ganz anderen Liga. Solche Supercomputer sind die schnellsten Rechner ihrer Zeit und man findet sie meistens in diversen Forschungseinrichtungen, Universitäten und beim Militär. Dort werden sie häufig für Computersimulationen im Bereich des Hochleistungsrechnens eingesetzt.

Man bezeichnet einen Supercomputer auch als Hochleistungs-Parallelrechner, wobei vom Aufbau her, die vielen Berechnungen auf viele Prozessoren verteilt werden, um eine enorme Arbeitsgeschwindigkeit erreichen zu können. So muss auch die Programmierung möglichst genau auf alle einzelnen und parallel arbeitenden Prozessoren abgestimmt werden. Die Herstellungskosten eines einzigen Supercomputers liegt mindestens im zweistelligen Millionenbetrag und die Haupteinsatzgebiete sind die Forschungsbereiche Biologie, Chemie, Geologie, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Physik, Wetter- und Klimaforschung, aber auch militärische Simulationen. Der derzeit leistungsstärkste deutsche Supercomputer JUQUEEN steht im Forschungszentrum Jülich. Dabei wird auch viel Energie für Betrieb und Kühlung benötigt.

Messung der Leistungsfähigkeit

Die Leistungsfähigkeit bzw. das Maß für solche Hochleistungs-Maschinen nennt man seit 1960 FLOPS, was für Floating Point Operations Per Second (Gleitkommaoperationen pro Sekunde) steht. Das Maß aller Dinge ist zur Zeit PETA-FLOP. Dahinter verbirgt sich eine enorme Leistungsmessung, den 1 Peta-Flop entspricht rund 1 Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde. Dies scheint aber den Forschern nicht zu genügen und es gibt schon neue FLOPS-Bezeichnung für eine weit noch höhere Rechenleistung: Nach Peta-Flop kommt EXA-Flops, danach ZETTA-Flop und danach Yotta-Flop. Das wird auch nötig sein, seitdem 2013 der chinesische Supercomputer Tianhe 2 alle Rekorde brach.

Tianhe 2 - Energieverbrauch wie eine Kleinstadt

Als 2012 der Superrechner Titan am Oak Ridge National Laboratory, Tennessee in den USA mit 17,5 Peta-Flops im Betrieb ging, war man fest davon überzeugt, das es mindestens 2-3 Jahre dauern würde, um diese Leistungsfähigkeit überbieten zu können. Doch es dauerte nur ein Jahr, als China die Welt damit schockte, den Super-Computer Tianhe 2 (übersetzt=Milchstrasse 2) mit der doppelten Leistungs wie Titan und einer Größe von 720 qm in Guangzhou im Betrieb zu nehmen, wobei 50% aller Bauteile bereits in China entwickelt und hergestellt wurden. Damit haben die USA haben ihre Vormachtstellung bei Supercomputern an China verloren, und China plant schon einen Tianhe 3 mit mindestens 100 Peta-Flops und 80% aller Bauteile sollen Made in China sein. Die Dimensionen solch einer Anlage wie Tianhe 2 und der notwendige Energiebedarf sind beeindruckend. So benötigt die Rechenanlage bei Höchstleistung 17,6 Megawatt Energie und die dringend benötige Wasserkühlung nochmals 6,4 Megawatt Energie. Zum Vergleich: Der amerikanische Titan benötigt etwa acht Megawatt Energie. Schätzungen gehe davon aus, das Tianhe 3 schon etwa 100 Megawatt benötigt und in Flussnähe erbaut wird. Dabei plant China Supercomputer nicht nur in Forschungsanlagen um die schnellsten Simulationen der Welt ausführen zu können, und somit schnellere Forschungsergebnisse als in den USA und Europa haben zu können, sondern auch das schnellste Internet der Welt Made in China soll Realität werden. Werte und Zahlen die einen schwindelig machen könnte, meint man, aber es geht noch weiter...

Das chinesische Nationale Zentrum für Supercomputer in Tianjin gab diese Woche offizielle bekannt, das alle Entwicklungsarbeiten für Tianhe-3 abgeschlossen werden. Dabei wurden sogar die Ziele der Entwickler übertroffen: Der erste Exaflop-Computer der Welt soll 2020 in Betrieb gehen und soll dabei die zehnfache Leistung von seinem Vorgängers Tianhe-2 haben! Ein Exaflop sind eine Trillion Flops.

Der Wettbewerb zwischen China und den USA geht damit in eine neue Runde. In den USA wird der Aurora-Supercomputer entwickelt, der wie sein chinesischer Konkurrent ein Exaflops an theoretischer Leistung schaffen, aber jedoch erst 2021 in Betrieb gehen soll.

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