Helmholtz: Hochleistungsrechnen mit wenig Strom

Forschung & Wissenschaft Zwei Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft haben mit unterschiedlichen Ansätzen neue Rekorde bei der Energieeffizienz von Rechnern erreicht. Das schont Umwelt und IT-Budgets. So haben Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie ein Verfahren entwickelt, das den Energieverbrauch bei der Verarbeitung von großen Datenmengen deutlich reduziert. Damit wurden sie Weltmeister bei einem internationalen Wettbewerb zur effizienten Sortierung von Daten.

Außerdem belegt seit Ende 2009 der Hochleistungsrechner QPACE am Forschungszentrum Jülich den 1. Platz in der internationalen Green500-Liste der Supercomputer. "Der Energiebedarf der Informations- und Kommunikationstechnologien ist in den letzten Jahren extrem gestiegen und längst keine vernachlässigbare Größe mehr. Daher achten wir auch bei der Entwicklung und der Anschaffung von Hochleistungsrechnern für die Forschung immer stärker auf den Energieverbrauch pro Rechenleistung", sagte Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft.

Die stromsparende Sortier-Methode, die vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Goethe-Universität Frankfurt entwickelt wurde, steigert die Energieeffizienz bei der Verarbeitung im Vergleich mit den vorherigen Rekordhaltern von der Stanford University um mehr als das Dreifache, hieß es.

Die Berechnungen erfolgten unter Einsatz von Strom sparenden Atom-Prozessoren, wie sie auch in Netbooks verwendet werden. Die im Vergleich zu Serversystemen schwächere Rechenleistung konnten die Wissenschaftler kompensieren, indem sie hocheffiziente Algorithmen einsetzen. Des Weiteren wurden anstelle von herkömmlichen mechanischen Festplatten Solid State Disks (SSD) genutzt, die schneller und sparsamer sind.

Am Forschungszentrum Jülich werden Hochleistungsrechner betrieben, die extreme Rechenleistungen erbringen müssen. Den Experten dort ist es gelungen, diese Leistungen mit vergleichsweise geringem Energiebedarf zu erreichen. Auf Platz 1 der internationalen Green500-Liste steht der Jülicher Supercomputer QPACE (QCD Parallel Computing on the Cell).

Der Hochleistungsrechner erreicht einen Wert von 722,98 Megaflops pro Watt. Die maximale Leistung liegt bei 55,71 Teraflops, womit das Gerät auf Platz 110 der Liste der 500 schnellsten Supercomputer der Welt steht. Das Konzept von QPACE besteht darin, leistungsstarke Prozessoren des Typs PowerXCell mit Hilfe programmierbarer Bauteile zu vernetzen und damit zu einem skalierbaren Rechner zu verbinden. Die Komponenten werden über ein Wärmeleitsystem aus Aluminium mit der Wasserkühlung verbunden.
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