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8. März 20061 JUBL IBM Blue Gene/L im Forschungszentrum Jülich Auf dem Weg zum Peta-Computer in Europa Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert Forschungszentrum Jülich.

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1 8. März 20061 JUBL IBM Blue Gene/L im Forschungszentrum Jülich Auf dem Weg zum Peta-Computer in Europa Prof. Dr. Dr. Thomas Lippert Forschungszentrum Jülich

2 8. März 20062 Thomas Lippert

3 8. März 20063 Thomas Lippert

4 8. März 20064 Thomas Lippert JUBL Jülicher Blue Gene/L 16384 Prozessoren 45.6 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde Platz 1 aller Rechner in Europa = 45.6 Teraflop/s

5 8. März 20065 Thomas Lippert IBM Blue Gene-Philosophie Paradigmenwechsel im Supercomputing Unser Gehirn niedrige Frequenz hochparallel kompakt geringe Abwärme Blue Gene-Prinzip: kleine Frequenz f 2 verringert Abwärme ( f 2 ) f gigantische Leistung ( f) mit tausenden von synchronisierten Prozessoren Quellen: Ray Kurzweil, Hans Moravec Kompakt Kompakt, da Licht nur ca. 40 cm pro Takt schafft

6 8. März 20066 Thomas Lippert Blue Gene/L-Architektur Ein Konzept für Peta-Computing? 180 Gigaflop/s Node Book = 64 CPUs 45.6 Teraflop/s JUBL= 8 Racks = 16348 CPUs 5.6 Teraflop/s Rack = 2048 CPUs Blue Gene /P: Petaflop/s bis 2008 1 Billiarde Operationen pro Sekunde Blue Gene /L: Parallelcomputing an der Spitze des technisch Möglichen Card = 4 CPUs 11.2 Gigaflop/s 5.6 Gigaflop/s Node = 2 CPUs

7 8. März 20067 Thomas Lippert Helmholtz-Gemeinschaft Zukunftsgestaltung für unsere Gesellschaft JUBL ist zentraler Bestandteil des neuen Helmholtz-Supercomputer- und Grid- Konzeptes Lösung von Grand Challenges Erforschung von Systemen größter Komplexität Bereitstellung von Schlüsseltechnologien Supercomputer

8 8. März 20068 Thomas Lippert FZJ Grand Challenges und Supercomputing Wissenschaftliches Rechnen Physik Physik der kondensierten MaterieInformation Nanoelektronische Elemente und SystemeUmwelt Bio-Geo- SystemeGesundheit Bio- und Neuro- wissenschaftenEnergie Energieerzeugung der Zukunft

9 8. März 20069 Thomas Lippert John von Neumann-Institut für Computing Fakten Erstes deutsches Höchstleistungsrechenzentrum (seit 1987) und größtes Zentrum der Computational Science in Europa Etwa 200 Gruppen aus Deutschlands und Europas Universitäten und Forschungsinstituten rechnen am NIC Vertragspartner: DESY, GSI. FZJ Aufgaben des NIC Internationale Begutachtung zur Vergabe der Rechenzeit Unterstützung der Nutzer auf Weltklasse-Niveau Sommerstudentenprogramme, Kurse, Workshops, Konferenzen Einrichtung und Betrieb der Supercomputer-Großgeräte Aufbau Helmholtz- und D-Grid (e-Science-Initiative des BMBF)

10 8. März 200610 Thomas Lippert Bandbreite der Simulationsprojekte am NIC Biophysik Gesundheit Geophysik Klima Umwelt Technik Materialwissenschaft Chemie Teilchenphysik Struktur der Materie Energie Nachhaltigkeit Energie Plasmaphysik Astrophysik Kosmologie Astrophysik Kosmologie Superstrings und fundamentale Theorien

11 8. März 200611 Thomas Lippert Vom Atom zur Nanostruktur Materialwissenschaft am FZJ Jede neue Stufe der Computerentwicklung führt zu neuem Erkenntnissprung GMR: Gigantischer Magnetwiderstandseffekt (FZJ) heute in jeder Festplatte! Kolossaler MR wird nun auf JUBL berechenbar! Festplatte der Zukunft 1982: 1 AT/unit cell 1988: 2 AT/unit cell 2001: 4 AT/unit cell 2006: 15 AT/unit cell Prof. Stefan Blügel et al. (FZJ) Dr. Eva Pavarini, Dr. Erik Koch

12 8. März 200612 Thomas Lippert Simulation der Ozonschicht Atmosphären- und Klimaforschung am FZJ Untersuchungen und Fragen: Simulation: Ozonverlust in der Stratosphäre Mit welcher Rate ändert sich das Klima? Inwieweit beeinflusst der Mensch das Klima? Ozonloch auch über der Arktis? Wie groß ist die Gefahr für Europa? Welchen Einfluss hat die Nutzung von Land? Wie interagiert die atmosphärische Chemie mit dem Klima (z.B. FCKW)? Genauigkeit wird durch JUBL potenziert Prof. Martin Riese et al. (FZJ), Prof. Andreas Wahner (FZJ)

13 8. März 200613 Thomas Lippert Laser-beschleunigte Protonen Laser-Plasma-Simulation am FZJ Prof. Paul Gibbon, FZJ Petawatt-Laser 10 Milliarden Grad heiße Elektronen Tumorbehandlung Fusion Teilchenbeschleuniger

14 8. März 200614 Thomas Lippert Grundwasserverschmutzung Geophysik am FZJ Prof. Harry Vereecken, FZJ

15 8. März 200615 Thomas Lippert Vom Protein zur Zelle Biophysik am FZJ Verständnis von Proteinen und Zellen JUBL Großprojekt Blue Cell Petaflop/s Prof. Uli Hansmann (FZJ), Dr. A. Baumgärtner (FZJ) Reaktionsnetzwerke von Biomolekülen in der Zelle (Systembiologie) Fehlfaltung von Proteinen (Alzheimer) Transport von Proteinen durch Membranen Docking

16 8. März 200616 Thomas Lippert Bedarf in Deutschland (Angaben in Teraflop/s) Forschungsbereich2005-20072007-20092010 Klima- und Erdsystemforschung2050-100>500 Geophysik110-100>1000 Nanoelektronik und -technologie110-50>200 Festkörperphysik150-100>1000 Strömungsmechanik2.5-1025-100>1000 Astrophysik1050-100>500 Elementarteilchen- und Hadronphysik30100>1000 Materialwissenschaft1050-100>500 Theoretische Chemie325-125>300 Weiche Materie330>200 Biophysik und Bioinformatik3-1515-80>1000 Plasmaphysik1050>500 Quelle: A.Bode, W. Hillebrandt und Th. Lippert: Studie Petaflop-Computing mit Standort Deutschland im europäischen Forschungsraum für das BMBF (2005)

17 8. März 200617 Thomas Lippert Multi- Gigabit Backend Network Globales File-System General Purpose Rechner >50 Teraflop/s Hochskalierender Rechner >250 Teraflop/s Multi-PetaByte Band-Archiv … SL QCD SL Nanoscience + Molecular Materials SL Geosphere SL Biology SL Neuroscience NIC Teams Support Super Computing John von Neumann-Institut (NIC) Topical Center GridKa Topical Center DESY/NIC Topical Center GSI/NIC Topical Center NIC Topical Center IME/FZJ Topical Center ICG/FZJ Topical Center IFF/FZJ Topical Center AWI Das integrierte Helmholtz-Konzept (Ausbau 2007)

18 8. März 200618 Thomas Lippert A und O: Starke und verlässliche Partner General Purpose-System (GP) Große Breite, komplexe Aufgaben SMP und PC-Cluster Hochskalierendes System (HS) Grand Challenges Blue Gene/L, Blue Gene/P Array-Prozessor-System (AP) Innovative Zukunftstechnologien Cell-Processor, FPGAs, GPUs Kooperation mit IBM Böblingen ParTec GmbH München PathScale Inc. USA FZ-Jülich Kooperation mit IBM Watson Research Centre in Yorktown Heights FZJ will Mitglied des Cell-Konsortiums werden. Bau eines Cell- basierten Superrechners FZJ, IBM, Universitäten

19 8. März 200619 Thomas Lippert Richtung Europa: DEISA & HPCEUR Wettbewerb aufnehmen mit USA, Japan und China Kooperation zwischen England, Frankreich, Deutschland, Niederlande, Finnland und Italien Ziel: Mehrere Petaflop-Zentren in Europa bis 2009 Kern der e-Infrastruktur in EU Kooperationsmodell: DEISA

20 8. März 200620 Thomas Lippert Zukunft des NIC: Auf dem Weg zum europäischen Zentrum 1. Schritt: Anfang 2006 Realisierung eines dualen Rechnerkonzeptes Hochskalierendes System (HS) mit 45 Teraflop/s – JUBL General-Purpose-System (GP) mit 9 Teraflop/s – JUMP leistungsstärkstes und flexibelstes Zentrum in Europa 2. Schritt Mitte 2007 Ausbau des dualen Rechnerkonzeptes 250 Teraflop/s HS 50 Teraflop/s GP Deutschland bleibt mit NIC in Führung in Europa 3. Schritt 2009/10 Europäischer Ausbau des NIC 2 Petaflop/s HS 400 Teraflop/s GP Die führenden Experten Europas sollen in Deutschland rechnen! Beste Voraussetzungen, ein europäisches Zentrum nach Deutschland zu holen


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