Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart

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Logo des Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS)
Gebäude in Stuttgart-Vaihingen

Das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) ist ein Rechenzentrum, das Wissenschaft und Industrie Zugang zu Supercomputern bietet. Es wurde 1995 unter dem Dach des Rechenzentrums der Universität Stuttgart (RUS) gegründet und ist seit dem Jahr 1996 das erste deutsche Bundeshöchstleistungrechenzentrum. Es beherbergt einen der schnellsten Supercomputer Europas (Stand 12/2014), ein Cray XC40-System mit einer Rechenleistung von 3,8 Peta-FLOPS[1]. Neben dem eigentlichen Betrieb der Großrechner gibt es auch eigene Forschungen in den Bereichen Höchstleistungsrechnen und Visualisierung. Außerdem werden Weiterbildungen und Kurse im Bereich Hochleistungsrechnen angeboten.[2]

Rechner[Bearbeiten]

Cray XC40 System Hornet of HLRS
Cray XE6
NEC SX-9
Blick ins Rechenzentrum

Seit November 2014 ist das Kernsystem des HLRS ein Cray XC40 System mit einer Peak Performance von rund 3,8 Peta-FLOPs. Dieses wird 2015 auf 7 Peta-FLOPs ausgebaut. Weitere Systeme sind der NEC Cluster (laki and laki2).[3] Darüber hinaus wird eine Vielzahl kleinerer Systeme betrieben, die z. B. für die Entwicklung und Visualisierung eingesetzt werden. Zur dreidimensionalen Darstellung von Simulationsergebnissen steht eine Cave mit fünf Projektionsflächen zur Verfügung.

Geschichte[Bearbeiten]

Das Höchstleistungsrechnen in Stuttgart geht auf eine lange Tradition zurück, die in den Bereichen der Luft- und Raumfahrt (John Argyris) sowie der Nukleartechnik (Roland Rühle) ihre Ursprünge hat. Die Eingliederung dieser Aktivitäten in eine zentrale Einrichtung geht auf die Anschaffung des damals leistungsstärksten Supercomputers Cray-2, einem Vektorrechner, durch Lothar Späth im Jahre 1986 zurück.

Bei der Gründung des HLRS 1996 verfügte das HLRS mit einer NEC SX-4, ebenfalls ein Vektorrechner, mit einer Spitzenleistung von 64 Gigaflops und einer Cray T3E/512 mit 461 Gigaflops theoretischer Rechenleistung. Direktor des HLRS war Roland Rühle, der das HLRS als Bereich des Rechenzentrums etablierte. Zuständiger Bereichsleiter – und damit erster Leiter des HLRS – war Alfred Geiger. Im Jahr 1999 wurde das HLRS von der amerikanischen National Science Foundation (NSF) für seine Arbeiten auf dem Gebiet des verteilten Höchstleistungsrechnens ausgezeichnet. Im Jahr 2000 wurden eine NEC SX-5/32M2 und eine Hitachi SR-8000 beschafft, die eine theoretische Rechenleistung von jeweils 128 Gigaflops aufwiesen.

Im Jahr 2002 wurde das HLRS nach der Pensionierung von Prof. Rühle als eigenständige Einrichtung vom Rechenzentrum der Universität Stuttgart abgetrennt. Die Leitung übernahm Prof. Michael M. Resch. Im Jahr 2003 gewann das HLRS die HPC Challenge in den USA. Die 2003 beschaffte NEC SX-6 (sechs Knoten, 440 GigaFlops Peak Performance) war erneut ein Vektorrechner. Im selben Jahr wurden auch der Opteron-Cluster und der Xeon-Cluster beschafft. Die Installation des Vektorrechners NEC SX-8 erfolgte im Jahr 2005, wofür auch ein neues Gebäude errichtet wurde. 2007 war das HLRS Gründungsmitglied des deutschen Gauss Centre for Supercomputing (GCS), in dem die drei Bundeshöchstleistungsrechenzentren zusammengeschlossen sind. 2010 erfolgte der Neubau eines Energieversorgungsgebäudes. 2011 wurde mit der Cray XE6 der erste Rechner mit einer Leistung von mehr als einem Peta-FLOPs installiert, der im Dezember 2014 durch das Cray XC40-System "Hornet" ersetzt wurde (Peak Performance: 3,8 Peta-FLOPs). Seit 2012 versorgt das HLRS auch europäische Benutzer im Rahmen von PRACE mit Rechenzeit. Im Oktober 2012 hat das HLRS ein neues Bürogebäude in Betrieb genommen, in dem auch eine neue 5-Seiten CAVE installiert wurde.

Organisatorisch ist das HLRS seit 2012 eines von drei Zentren, die im Informations- und Kommunikationszentrum der Universität Stuttgart (IZUS) zusammengefasst wurden.

Zugang und Betrieb[Bearbeiten]

Die Großrechner werden vom HLRS betrieben und sind für unterschiedliche Benutzer zugänglich.

Wissenschaft: Die Vergabe von Rechenzeit erfolgt über einen wissenschaftlichen Lenkungsausschuss (LA). Dessen Mitglieder werden je zur Hälfte von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie der baden-württembergischen Landesrektorenkonferenz (LRK) nominiert. Anträge werden am HLRS eingereicht und werden von dort an den LA weitergeleitet. Im Rahmen der gesamtdeutschen Kooperation im Gauss Centre for Supercomputing (GCS) werden sehr große Anträge von einem gesamtdeutschen Ausschuss begutachtet, der sich aus den Ausschüssen der drei Mitgliedszentren des GCS zusammensetzt. Herausragende Projekte können über die europäische HPC Partnerschaft PRACE Zugang erhalten. Auch auf diesem Weg erfolgt eine Begutachtung durch ein wissenschaftliches Gremium.

Industrie: Die Rechner des HLRS werden über die Höchstleistungsrechner für Wissenschaft und Wirtschaft GmbH (hww) auch an die Industrie vermietet. Neben dem HLRS, das die Rechner betreibt, sowie dem KIT und dem Land Baden-Württemberg, sind T-Systems, T-Systems Solutions for Research GmbH und Porsche weitere Gesellschafter. Reiner Produktionsbetrieb wird über die hww angeboten und vertrieben.

Kommerzielle Kooperation / Test: Für kommerzielle Nutzung im Rahmen einer Kooperation oder für Projekte in deren Rahmen Firmen Zugang zum Rechner testen wollen kann im Rahmen einer Kooperation ein Zugang erfolgen. in diesem Fall sind die Kosten einer Industrienutzung zu tragen.

Die Nutzung der Rechner für militärische Zwecke ist grundsätzlich ausgeschlossen. Ebenso ausgeschlossen ist die Nutzung von Rechnern für Angelegenheiten die vom deutschen Außenhandelsgesetz und den entsprechenden Embargobestimmungen betroffen sind (Nukleartechnik, Raketentechnik, … für boykottierte Staaten).

Forschung[Bearbeiten]

Das HLRS betreibt eigene Forschung auf dem Gebiet des Höchstleistungsrechnens. Es wurde 1999 und 2003 für seine Forschungsarbeiten in den USA ausgezeichnet. In rund 35 Projekten arbeiten ca. 60 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Problemstellungen aus dem Bereich der Simulation und des Höchstleistungsrechnens. Derzeit ist das HLRS im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes im Exzellenzcluster „Simulation Technology“ engagiert. Der Direktor des HLRS ist Principal Investigator im Exzellenzcluster. Darüber hinaus ist das HLRS Projektpartner im Sonderforschungsbereich 716 „Dynamische Simulation von Systemen mit großen Teilchenzahlen“ beteiligt. In Europa ist HLRS ein führender Partner in einem der drei europäischen Projekte zur Entwicklung von Software für Exascalerechner „Collaborative Research into Exascale Systemware, Tools & Applications“ (CRESTA).

Weitere Aktivitäten[Bearbeiten]

  • Ausbildung: Das HLRS engagiert sich im Vorlesungsbetrieb der Universität Stuttgart. Über den Direktor des Zentrums ist das HLRS durch Vorlesungen in die Studiengänge des Maschinenbaus eingebunden.
  • Weiterbildung: Das HLRS bietet verschiedene Kurse zum Thema High-Performance Computing an. Behandelt werden z.B. Programmiersprachen aus dem Bereich des Hochleistungsrechnens (C, Fortran), parallele Programmierung mit MPI und OpenMP oder effiziente Methoden zur Lösung von Gleichungssystemen.
  • Cray Development Center: Seit 2012 arbeitet das HLRS eng mit der Firma Cray an der Entwicklung von Software.
  • Teraflop-Workbench: Der Teraflop-Workbench ist eine Kooperation zwischen dem HLRS und der Firma NEC. Ziel des Projekts ist es, existierende Anwendungen mit einer realen Rechenleistung im Teraflops-Bereich zu ermöglichen.[4]
  • Gauss Centre for Supercomputing: Das Gauss Centre for Supercomputing ist ein Zusammenschluss der drei Bundeshöchstleistungsrechenzentren in Jülich (Jülich Supercomputing Centre/JSC), München-Garching (Leibniz Rechenzentrum/LRZ) und Stuttgart (HLRS)
  • HPC Europa: Die Kooperation verschiedener Rechenzentren in Europa fördert den Austausch von Wissenschaftlern und ermöglicht die Benutzung von Supercomputern in anderen Ländern.[5]
  • PRACE – Partnership for Advanced Computing in Europe: Prototypen und Software für zukünftige Petaflop-Systeme[6]

Auszeichnungen[Bearbeiten]

  • 1999 High Performance Computing Award der US NSF: für die erste Kopplung zweier Großrechner zwischen Europa und den USA[7]
  • 2003 HPC Challenge der Supercomputing
  • 2007 Ausgewählter Ort, Deutschland – Land der Ideen[8]
  • 2010 ITEA Gold Award für das Projekt ParMa

Literatur[Bearbeiten]

Die auf den Rechnern des HLRS erzielten Forschungsergebnisse aus den unterschiedlichsten Fachgebieten werden jährlich als Buch in der Reihe High Performance Computing in Science and Engineering im Springer-Verlag veröffentlicht. Über die Arbeiten im Rahmen des Teraflop-Workbench wird in der Buchreihe High-Performance Computing on Vector Systems berichtet, die ebenfalls beim Springer-Verlag verlegt wird. Das HLRS bringt außerdem halbjährlich eine Zeitschrift namens Inside (Innovatives Supercomputing in Deutschland) heraus, das auch als Onlineausgabe angeboten wird.[9]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Pressemitteilung Uni Stuttgart http://www.uni-stuttgart.de/hkom/presseservice/pressemitteilungen/2014/090_HLRS_Hornet.html?__locale=de
  2. http://www.hlrs.de/services/
  3. http://www.hlrs.de/systems/platforms/
  4. http://www.teraflop-workbench.de
  5. HPC-Europa (Website)
  6. http://www.prace-project.eu/
  7. Pressemitteilung der Universität Stuttgart
  8. http://mwk.baden-wuerttemberg.de
  9. http://inside.hlrs.de

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

48.7395181388899.0971946722222Koordinaten: 48° 44′ 22″ N, 9° 5′ 50″ O