Die TU Dresden hat SGI beauftragt, in Generalunternehmerschaft eine Hochleistungsumgebung für ´Datenintensives Rechnen´ zu installieren, welche eine Investition von 15 Mio € darstellt und die TU als Zentrum für Wissenschaftliches Computing differenzieren wird. In zwei Projektstufen soll in den nächsten 12 Monaten eine ultramoderne, innovativ und vielseitig nutzbare Infrastruktur mit mehr als einem Dutzend TeraFlops Gesamtleistung entstehen, die Anwendern in Physik, Materialforschung und Engineering bis hin zu Bioinformatik und Nanotechnologie helfen wird, Antwort auf neue, herausfordernde Fragen zu finden.
Als Hauptkomponente installiert das Unternehmen ein großes Shared-Memory-System SGI®Altix® mit 6,000 GB zusammenhängend nutzbarem Hauptspeicher und über 1,500 Prozessorkernen der neuesten Intel®-Itanium®-2-Dual-Core-Technologie. Die HPC-Plattform wird neue Wege des ´Capability-Computing´ ermöglichen - d.h. einzelnen Projekten als geballte Ressource dienen, wie ein ´Erkenntnis-Beschleuniger´ wirken und hochaufwändige Probleme auch jenseits des traditionellen NumberCrunchings anzugehen erlauben. Als Plattform für ´Capacity-Computing´ integriert SGI eine PC-Farm von LinuxNetworx, die - aus rund 700 Einzelsystemen bestehend - in Dresden den Durchsatz-Betrieb für Hunderte von gleichzeitig arbeitenden Nutzern tragen soll.
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Wesentliches Merkmal der Neuanschaffung, die unter dem Titel "Hochleistungsrechner/Speicherkomplex ´Datenintensives Rechnen´" läuft: Die Umgebung wird neben hoher Rechnerleistung gezielt auch Top-Bandbreiten-Fähigkeiten entlang einer intelligent organisierten, mehrstufigen Massenspeicherung bieten - so dass durchgängiges, beispielhaft schnelles Bewegen und Speichern großer und größter Datenmengen bis hin zur Archivierung möglich ist.
Hierzu installiert SGI einen SAN-Komplex (Storage Area Network) mit 60 TB Online-Diskspeicher, der mit 8 GB/s Zugriffsgeschwindigkeit an das Altix-System koppelt und mit hoher Bandbreite einen neuen PetaByte großen Archiv-Bandroboter anbindet. Hinzu kommt ein zweites SAN mit 50 TB Plattenkapazität für die Durchsatz-Komponente, mit schneller Anbindung auch an das HPC-SAN und somit an das Archiv.
Die 60-/50-TB-Festplattenspeicher sind SGI® InfiniteStorage SAN Lösungen, mit FibreChannel-Disk-Array-Systemen von Data Direct Network; als Archiv-Roboter wird ein PetaByte-Tape-Library-System von Storage Technology Corp dienen. Für die hierarchische Speicherverwaltung mit Daten-Lifecycle-Management und Datensicherung/Wiederherstellung sorgt die Software SGI® InfiniteStorage DMF (Data Migration Facility). Als Dateisystem kommt HPC-seitig das Shared-Filesystem SGI® InfiniteStorage CXFS zum Einsatz, auf der Durchsatz-Seite Lustre, die Standardtechnologie bei vielen der großen US-ForschungsLabs. Beide Plattformen arbeiten unter Novells Betriebssystem SuSE Linux Enterprise Server.
Die Beschaffung ist eine der größten, die in 2005 in Europa im HPC-Umfeld vergeben wird. Das Projekt wird im Rahmen eines HBFG-Verfahrens realisiert.
Prof. Hermann Kokenge, Rektor der TU: "Die Anlage wird die Innovationskraft der Universität, des Standorts Dresden und der ganzen Region wirkungsvoll stärken. Mit ihr können wir unseren Instituten und der weiteren akademischen Gemeinde eine ´kritische Masse´ mehr an `Power´ und auch ganz neuartige Arbeitsmöglichkeiten bieten, um bahnbrechende Erkenntnisse zu gewinnen."
Geballte HPC-Ressource - für mutige Fragen
Wie lassen sich hochbelastbare organische Stoffe finden, die bei knochen-chirurgischen Eingriffen metallische Legierungen ersetzen? Wie neuartige Kristalle züchten? Wie Störgeräusche in Fahrzeugen kompensieren? Wie mit Hilfe der Automatischen Mikroskopie Zellwachstumsprozesse verfolgen und verstehen? Wie die genetischen Ursachen von Krankheiten analysieren und beeinflussen? Dies sind nur einige wenige der Fragen und Anwendungsbereiche, für welche sich die TUD mit der neuen Umgebung rüstet. (Details siehe Langfassung der Meldung).
Egal in welchen Schnittstellen von Disziplinen die Wissenschaftler arbeiten, egal ob es um die Analyse biomolekularer Reaktionen geht, um Methoden des Protein-Dockings, der Quantenchemie, der 3D-Struktur-Faltung, der Filmauswertung oder darum, mit CFD-Verfahren (Computational Fluid Dynamics) turbulente Strömungen in elektro-fluiden Substanzen unter Magnetfeld-Einfluss zu studieren - die Altix-Plattform schafft für viele ihrer rechnergestützten Methoden neue Perspektiven.
Einzelne Projekte werden Gelegenheit erhalten, bis zu 2/3 der Maschine zu einem Zeitpunkt alleine zu nutzen. Hunderte von parallel arbeitenden Prozessorkernen können das Memory dann als eine einzige große, zusammenhängend adressierbare Systemressource nutzen, in den riesigen Hauptspeicher enorme Datensätze laden und diese in unzerstückelter Form effizient bearbeiten oder auf Muster und Ähnlichkeiten untersuchen.
Prof. Wolfgang E. Nagel, Direktor des ZIH (Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen): "Wir wollen mutige, aufwändige Projekte auf der SGI Altix ermöglichen. Unser Fokus ist, der Wissenschaftlichen Computing-Gemeinde ein neuartiges Instrument, einen neuen Typ von HPC-Tool zur Verfügung zu stellen. Nicht die üblichen Simulationsprobleme stehen im Vordergrund, es geht uns mehr darum, den Anwendern eine Plattform zu liefern, mit der sie aus Unmengen von strukturierten oder unstrukturierten Daten, welche viel verstecktes Wissen in sich tragen, neues Wissen, dichteres Wissen herausarbeiten können."
´In-Memory´-Computing ist nur eine der Innovationen, welche das ZIH den Forschern per HPC-Plattform bieten kann: Erstmals wird z.B. die Möglichkeit bestehen, mehrere komplette wissenschaftliche Datenbanken in den Hauptspeicher zu laden und sie dort mit unvergleichlich hoher Geschwindigkeit nach gewissen Korrelationen durchsuchen zu lassen. Was solche Aufgaben bisher extrem bis unzumutbar langwierig gestaltet, entfällt - ´In-Memory´-Computing kommt ohne die üblich vielen Zeit verschlingenden I/O-Prozesse und Festplattenzugriffe aus.
Damit Capability-Computing für wechselnde Projekte überhaupt machbar ist, muss die HPC-Plattform schnell zu laden und für nächste User wieder zu leeren sein. Die SGI-Lösung kann 4 TB Daten in 10 min ins Memory laden, und, nach Projektlauf, 25 TB Ergebisdaten in nur 4 h ins Archiv sichern. Nagel: "Das ist herausragend - und erlaubt, die Maschine wie ein Theorie-Beschleuniger zu nutzen".
Robert Übelmesser, bei SGI Director Strategic HPC Projects Europe: "Wir freuen uns, ein derartiges umfangreiches, anspruchsvolles Projekt, das mit seinem innovativen Ansatz in der globalen HPC-Gemeinde Zeichen setzen dürfte, am Standort Deutschland zu verwirklichen. Die Idee des Datenintensiven Wissenschaftlichen Rechnens mit allen seinen Herausforderungen und Chancen ist am ZIH visionär vorangetrieben worden. Es macht uns stolz, für dieses zukunftsorientierte Konzept die nötige Technologie bereit stellen zu können."
Hannes Schwaderer, Geschäftsführer der Intel GmbH: "Die Intel-Itanium-2-Architektur ist die am schnellsten wachsende Prozessorarchitektur bei HPC-Installationen. Uns freuen die Erfolge bei den Universitäten und wir sind stolz, nach dem Leibniz-Rechenzentrum in München nun auch in Dresden ein äußerst leistungsstarkes System mit unserer Prozessortechnik auszustatten. Die Kombination unserer Dual-Core Itanium-2-Prozessoren mit SGIs innovativer Shared-Memory-Technologie der Altix-Systeme wird in Dresden die Grundlage zur Beantwortung sehr komplexer Fragen bieten."
2-stufige Lieferung - ab Herbst 2005
Bereits für Herbst 2005 ist die Lieferung von Technologie geplant, die etwa 1/3 der Gesamtkapazität abdecken soll. Sie wird dem ZIH primär als ´Preparation´-Umgebung dienen und Benutzern erlauben, Algorithmen zu optimieren und sich für die neuen Möglichkeiten vorzubereiten. Im Rahmen von Stufe1 wird zunächst ein SGI-Altix-Bx2-System installiert. Lieferstufe 2 soll ab nächstem Jahr erfolgen und im Sommer 2006 abgeschlossen sein. Wenn dann in 12 Monaten die letztlich komplette Installation realisiert ist, wird ein Altix-Nachfolge-System die Arbeit als HPC-Maschine übernommen haben; das Next-Generation-System wird den Vorgänger BX2 im Laufe der Stufe2 ersetzen.
Zuschlag nach hartem Wettbewerb
"Es ist dies das 3. Mal in Folge, dass wir hier in Dresden SGI als bevorzugten HPC-Partner wählen, und es ist ein 128-Prozessor-System SGI Origin3800, auf dem unsere derzeitigen HPC-Shared-Memory-Jobs laufen", erklärt ZIH-Direktor Nagel. "Doch SGI musste sich in einem harten, äußerst herausfordernden Wettbewerb durchsetzen. Wir haben uns für SGI entschieden, weil das Unternehmen ein System mit einem dermaßen großen zusammenhängend nutzbaren Hauptspeicher liefern kann. Das ist ein Alleinstellungsfaktor, mit dem auch wir uns als Dienstleister bei unseren Kunden bei herausfordernden neuen Forschungsaktivitäten abheben können."
"Wir werden einen hochgradig ausbalancierten und vielseitig nutzbaren Rechner/Speicher-Gesamtkomplex erhalten, der uns mit seinen exzellenten Einzelkomponenten und durchgängig hohen Bandbreiten erlaubt, beim Datenintensiven Wissenschaftlichen Rechnen in homogener wie in heterogener Hinsicht neue, spannende Herausforderungen anzunehmen."
Weitere Infos: Hans-Peter Scherm, SGI Fon 089-46108-221
Dr Gernot Schärmeli, gsiCom Fon 089-182209, gsicom@trans.net
Prof. Wolfgang Nagel, Fon 0351-463 35450 nagel@tu-dresden.de
Als Hauptkomponente installiert das Unternehmen ein großes Shared-Memory-System SGI®Altix® mit 6,000 GB zusammenhängend nutzbarem Hauptspeicher und über 1,500 Prozessorkernen der neuesten Intel®-Itanium®-2-Dual-Core-Technologie. Die HPC-Plattform wird neue Wege des ´Capability-Computing´ ermöglichen - d.h. einzelnen Projekten als geballte Ressource dienen, wie ein ´Erkenntnis-Beschleuniger´ wirken und hochaufwändige Probleme auch jenseits des traditionellen NumberCrunchings anzugehen erlauben. Als Plattform für ´Capacity-Computing´ integriert SGI eine PC-Farm von LinuxNetworx, die - aus rund 700 Einzelsystemen bestehend - in Dresden den Durchsatz-Betrieb für Hunderte von gleichzeitig arbeitenden Nutzern tragen soll.
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Wesentliches Merkmal der Neuanschaffung, die unter dem Titel "Hochleistungsrechner/Speicherkomplex ´Datenintensives Rechnen´" läuft: Die Umgebung wird neben hoher Rechnerleistung gezielt auch Top-Bandbreiten-Fähigkeiten entlang einer intelligent organisierten, mehrstufigen Massenspeicherung bieten - so dass durchgängiges, beispielhaft schnelles Bewegen und Speichern großer und größter Datenmengen bis hin zur Archivierung möglich ist.
Hierzu installiert SGI einen SAN-Komplex (Storage Area Network) mit 60 TB Online-Diskspeicher, der mit 8 GB/s Zugriffsgeschwindigkeit an das Altix-System koppelt und mit hoher Bandbreite einen neuen PetaByte großen Archiv-Bandroboter anbindet. Hinzu kommt ein zweites SAN mit 50 TB Plattenkapazität für die Durchsatz-Komponente, mit schneller Anbindung auch an das HPC-SAN und somit an das Archiv.
Die 60-/50-TB-Festplattenspeicher sind SGI® InfiniteStorage SAN Lösungen, mit FibreChannel-Disk-Array-Systemen von Data Direct Network; als Archiv-Roboter wird ein PetaByte-Tape-Library-System von Storage Technology Corp dienen. Für die hierarchische Speicherverwaltung mit Daten-Lifecycle-Management und Datensicherung/Wiederherstellung sorgt die Software SGI® InfiniteStorage DMF (Data Migration Facility). Als Dateisystem kommt HPC-seitig das Shared-Filesystem SGI® InfiniteStorage CXFS zum Einsatz, auf der Durchsatz-Seite Lustre, die Standardtechnologie bei vielen der großen US-ForschungsLabs. Beide Plattformen arbeiten unter Novells Betriebssystem SuSE Linux Enterprise Server.
Die Beschaffung ist eine der größten, die in 2005 in Europa im HPC-Umfeld vergeben wird. Das Projekt wird im Rahmen eines HBFG-Verfahrens realisiert.
Prof. Hermann Kokenge, Rektor der TU: "Die Anlage wird die Innovationskraft der Universität, des Standorts Dresden und der ganzen Region wirkungsvoll stärken. Mit ihr können wir unseren Instituten und der weiteren akademischen Gemeinde eine ´kritische Masse´ mehr an `Power´ und auch ganz neuartige Arbeitsmöglichkeiten bieten, um bahnbrechende Erkenntnisse zu gewinnen."
Geballte HPC-Ressource - für mutige Fragen
Wie lassen sich hochbelastbare organische Stoffe finden, die bei knochen-chirurgischen Eingriffen metallische Legierungen ersetzen? Wie neuartige Kristalle züchten? Wie Störgeräusche in Fahrzeugen kompensieren? Wie mit Hilfe der Automatischen Mikroskopie Zellwachstumsprozesse verfolgen und verstehen? Wie die genetischen Ursachen von Krankheiten analysieren und beeinflussen? Dies sind nur einige wenige der Fragen und Anwendungsbereiche, für welche sich die TUD mit der neuen Umgebung rüstet. (Details siehe Langfassung der Meldung).
Egal in welchen Schnittstellen von Disziplinen die Wissenschaftler arbeiten, egal ob es um die Analyse biomolekularer Reaktionen geht, um Methoden des Protein-Dockings, der Quantenchemie, der 3D-Struktur-Faltung, der Filmauswertung oder darum, mit CFD-Verfahren (Computational Fluid Dynamics) turbulente Strömungen in elektro-fluiden Substanzen unter Magnetfeld-Einfluss zu studieren - die Altix-Plattform schafft für viele ihrer rechnergestützten Methoden neue Perspektiven.
Einzelne Projekte werden Gelegenheit erhalten, bis zu 2/3 der Maschine zu einem Zeitpunkt alleine zu nutzen. Hunderte von parallel arbeitenden Prozessorkernen können das Memory dann als eine einzige große, zusammenhängend adressierbare Systemressource nutzen, in den riesigen Hauptspeicher enorme Datensätze laden und diese in unzerstückelter Form effizient bearbeiten oder auf Muster und Ähnlichkeiten untersuchen.
Prof. Wolfgang E. Nagel, Direktor des ZIH (Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen): "Wir wollen mutige, aufwändige Projekte auf der SGI Altix ermöglichen. Unser Fokus ist, der Wissenschaftlichen Computing-Gemeinde ein neuartiges Instrument, einen neuen Typ von HPC-Tool zur Verfügung zu stellen. Nicht die üblichen Simulationsprobleme stehen im Vordergrund, es geht uns mehr darum, den Anwendern eine Plattform zu liefern, mit der sie aus Unmengen von strukturierten oder unstrukturierten Daten, welche viel verstecktes Wissen in sich tragen, neues Wissen, dichteres Wissen herausarbeiten können."
´In-Memory´-Computing ist nur eine der Innovationen, welche das ZIH den Forschern per HPC-Plattform bieten kann: Erstmals wird z.B. die Möglichkeit bestehen, mehrere komplette wissenschaftliche Datenbanken in den Hauptspeicher zu laden und sie dort mit unvergleichlich hoher Geschwindigkeit nach gewissen Korrelationen durchsuchen zu lassen. Was solche Aufgaben bisher extrem bis unzumutbar langwierig gestaltet, entfällt - ´In-Memory´-Computing kommt ohne die üblich vielen Zeit verschlingenden I/O-Prozesse und Festplattenzugriffe aus.
Damit Capability-Computing für wechselnde Projekte überhaupt machbar ist, muss die HPC-Plattform schnell zu laden und für nächste User wieder zu leeren sein. Die SGI-Lösung kann 4 TB Daten in 10 min ins Memory laden, und, nach Projektlauf, 25 TB Ergebisdaten in nur 4 h ins Archiv sichern. Nagel: "Das ist herausragend - und erlaubt, die Maschine wie ein Theorie-Beschleuniger zu nutzen".
Robert Übelmesser, bei SGI Director Strategic HPC Projects Europe: "Wir freuen uns, ein derartiges umfangreiches, anspruchsvolles Projekt, das mit seinem innovativen Ansatz in der globalen HPC-Gemeinde Zeichen setzen dürfte, am Standort Deutschland zu verwirklichen. Die Idee des Datenintensiven Wissenschaftlichen Rechnens mit allen seinen Herausforderungen und Chancen ist am ZIH visionär vorangetrieben worden. Es macht uns stolz, für dieses zukunftsorientierte Konzept die nötige Technologie bereit stellen zu können."
Hannes Schwaderer, Geschäftsführer der Intel GmbH: "Die Intel-Itanium-2-Architektur ist die am schnellsten wachsende Prozessorarchitektur bei HPC-Installationen. Uns freuen die Erfolge bei den Universitäten und wir sind stolz, nach dem Leibniz-Rechenzentrum in München nun auch in Dresden ein äußerst leistungsstarkes System mit unserer Prozessortechnik auszustatten. Die Kombination unserer Dual-Core Itanium-2-Prozessoren mit SGIs innovativer Shared-Memory-Technologie der Altix-Systeme wird in Dresden die Grundlage zur Beantwortung sehr komplexer Fragen bieten."
2-stufige Lieferung - ab Herbst 2005
Bereits für Herbst 2005 ist die Lieferung von Technologie geplant, die etwa 1/3 der Gesamtkapazität abdecken soll. Sie wird dem ZIH primär als ´Preparation´-Umgebung dienen und Benutzern erlauben, Algorithmen zu optimieren und sich für die neuen Möglichkeiten vorzubereiten. Im Rahmen von Stufe1 wird zunächst ein SGI-Altix-Bx2-System installiert. Lieferstufe 2 soll ab nächstem Jahr erfolgen und im Sommer 2006 abgeschlossen sein. Wenn dann in 12 Monaten die letztlich komplette Installation realisiert ist, wird ein Altix-Nachfolge-System die Arbeit als HPC-Maschine übernommen haben; das Next-Generation-System wird den Vorgänger BX2 im Laufe der Stufe2 ersetzen.
Zuschlag nach hartem Wettbewerb
"Es ist dies das 3. Mal in Folge, dass wir hier in Dresden SGI als bevorzugten HPC-Partner wählen, und es ist ein 128-Prozessor-System SGI Origin3800, auf dem unsere derzeitigen HPC-Shared-Memory-Jobs laufen", erklärt ZIH-Direktor Nagel. "Doch SGI musste sich in einem harten, äußerst herausfordernden Wettbewerb durchsetzen. Wir haben uns für SGI entschieden, weil das Unternehmen ein System mit einem dermaßen großen zusammenhängend nutzbaren Hauptspeicher liefern kann. Das ist ein Alleinstellungsfaktor, mit dem auch wir uns als Dienstleister bei unseren Kunden bei herausfordernden neuen Forschungsaktivitäten abheben können."
"Wir werden einen hochgradig ausbalancierten und vielseitig nutzbaren Rechner/Speicher-Gesamtkomplex erhalten, der uns mit seinen exzellenten Einzelkomponenten und durchgängig hohen Bandbreiten erlaubt, beim Datenintensiven Wissenschaftlichen Rechnen in homogener wie in heterogener Hinsicht neue, spannende Herausforderungen anzunehmen."
Weitere Infos: Hans-Peter Scherm, SGI Fon 089-46108-221
Dr Gernot Schärmeli, gsiCom Fon 089-182209, gsicom@trans.net
Prof. Wolfgang Nagel, Fon 0351-463 35450 nagel@tu-dresden.de
