Superrechner Juwels aus dem Forschungszentrum Jülich

Der Jülicher Superrechner Juwels ist der schnellste Computer in Europa und Platz 7 der Welt. (Bild: Forschungszentrum Jülich)

Der Jülicher Supercomputer Juwels wurde in den letzten Monaten fertig ausgebaut. Aufgrund eines neuen Booster-Moduls sind nun 85 Petaflops möglich, was 85 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde oder der Rechenleistung von mehr als 300 000 modernen PCs entspricht. JUWELS weitet damit die Grenzen von Simulationen massiv aus und bietet zudem die stärkste Plattform Europas für den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI). Der Rechner, den das Forschungszentrum Jülich, das französisch-deutsche Unternehmen Atos und der Münchner Supercomputing-Spezialist ParTec gemeinsam mit dem US-Hersteller Nvidia entwickelt haben, ist aktuell das schnellste System in Europa.

Der Jülicher Superrechner, der durch das nationale Gauss Centre for Supercomputing finanziert wird, erreichte den 7. Platz auf Top500-Liste der schnellsten Computer der Welt. Auf der aktuellen Green500-Liste rangiert Juwels auf Platz 3 und ist das energieeffizienteste System in der höchsten Leistungsklasse.

„Wir verstehen Supercomputing nicht nur als Gegenstand unserer Forschung, sondern vor allem auch als mächtiges Werkzeug, mit dem wir gemeinsam mit unseren Partnern aus Wissenschaft und Industrie komplexe Forschungsfragestellungen beantworten können“, sagt Prof. Wolfgang Marquardt, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich.

„Mit dem vollständig ausgebauten Juwels-System ermöglicht das Forschungszentrum Jülich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unterschiedlichster Institutionen und wissenschaftlicher Disziplinen den Zugriff auf Höchstleistungsrechenkapazitäten auf allerhöchstem Niveau. Gleichzeitig demonstrieren wir mit dem System aber auch den verantwortungsvollen Umgang mit dem immer weiter zunehmenden Energiebedarf für die Bereitstellung von Rechenleistung.“

Im Video: Supercomputer Juwels – schneller als 300 000 moderne PCs

Intelligente Aufgabenteilung – höchste Energieeffizienz

Juwels beruht auf einer hochflexiblen modularen Architektur, die das Forschungszentrum Jülich gemeinsam mit europäischen und internationalen Partnern entwickelt hat. „Das neue Booster-Modul ist mit seinen leistungsstarken, hocheffizienten Grafikprozessoren speziell für ausgesprochen rechenintensive Anwendungen ausgelegt, die sich gut parallel auf einer großen Zahl von Rechenkernen bearbeiten lassen“, erläutert Dr. Dorian Krause, der in Jülich für den Aufbau und Betrieb des außerordentlich komplexen Systems verantwortlich ist.

Der Jülicher Supercomputer ist als einer der ersten mit Nvidia A100 Tensor Core GPUs ausgestattet, die auf der Nvidia Ampere-Architektur basieren. Etwa 12 Millionen sogenannte CUDA-Kerne (FP64) vereint der Booster auf seinen über 3.700 Grafikprozessoren, die über ein Nvidia Mellanox HDR Infiniband Höchstleistungsnetz mit 200 Gb/s miteinander verbunden sind. Der Booster allein erreicht eine Spitzenleistung von 73 Petaflops. Speziell für KI-Anwendungen, die andere Anforderungen an die Hardware stellen, sind sogar bis zu 2,5 Exaflops möglich: das entspricht 2,5 Trillionen Rechenoperationen pro Sekunde. Das Modul ist damit die stärkste Plattform Europas für den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI).

„Der Clou bei Juwels ist, dass beide Module, das bisherige ‚Cluster-Modul‘, das mit schnellen Prozessoren (CPUs) arbeitet, und das Booster-Modul mit seinen GPUs, ganz eng verschaltet sind“, sagt Bernhard Frohwitter, CEO des Münchner Supercomputing Spezialisten ParTec. Die Zusammenarbeit der Module steuert dabei ParTecs modulares Software-System ParaStation Modulo, eine weltweit führende Entwicklung aus Deutschland. „Mit ParaStation Modulo kann Juwels innerhalb eines Codes dynamisch beliebig auf CPUs und GPUs zugreifen und die Rechnung so optimieren.“

„Beide Module stammen von Atos und basieren auf unserer BullSequana X Infrastruktur, deren hocheffiziente, wassergekühlte, patentierte DLC-Lösung (Direct Liquid Cooling) wesentlich zum niedrigen Energieverbrauch des Systems beiträgt“, erklärt Agnès Boudot, Senior Vice President, Head of HPC & Quantum bei Atos. „Das Design von Atos stellt sicher, dass die Rechenleistung der CPU- und GPU-Blades in vollem Umfang von Anwendungen genutzt werden kann.“

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