Supercomputing auf der ISC’17 und die Really Big Data

Die gerade zu Ende gegangene Internationale Supercomputing Conference 2017 – ISC‘17 – hat mit 3.200 Teilnehmern aus 60 Ländern die Vorjahresrekorde erneut gebrochen. Ganz generell zeigt dies, wie wichtig heute Rechenleistung für die unterschiedlichsten fortgeschrittenen Anwendungen wie KI, Big Data Analytics und technisch-wissenschaftliche Simulationen ist. In seinem Grußwort betonte der Vertreter des Bundesministeriums für Bildung und Forschung Prof Dr. Wolf-Dieter Lukas auch, dass der deutsche Bundestag durchaus im Gegensatz zu Parlamenten in anderen Ländern eine Erhöhung der Budgets für Hochleistungs-IT anstrebt. Lukas ist optimistisch, dass wir in Deutschland mindestens einen Supercomputer mit einer Leistung von mehr als einem ExaFLOPS nach Linpack haben werden und er hofft, dass wir sogar mehr als einen dieser Exascale-Rechner haben werden.

 

 

https://de.statista.com/infografik/9969/rechenleistung-der-10-leistungsstaerksten-supercomputer-weltweit/

Lenovo ist eines der – wenn nicht sogar das – führende Unternehmen auf dem weltweiten PC-Markt. Das bedeutet Konzernchef Yang Yuanqing indes nur wenig. Er plant, den chinesischen Elektronikkonzern künftig ganz auf Supercomputer und Datencenter auszurichten. Die Grundlage für ersteres ist auf jeden Fall bereits da. 85 der aktuell 500 leistungsstärksten Supercomputer weltweit hat Lenovo hergestellt. Für einen Platz in den Top 10 der Elektronengehirne mit der größten Rechenleistung reicht es laut www.top500.org aber nicht, wie der Blick auf unsere Grafik zeigt. Mathias Brandt

 

Dem entgegen steht allerdings der deutsche Föderalismus. Da wird weiter fein das eigene Süppchen gekocht. Initiativen wie das HLRN (Hochleistungsrechenzentrum Nord) leiden trotz der Zusammenlegung von Länderbudgets an der in absoluten Zahlen dann trotzdem recht niedrigen Summe. Auch die Vermietung von nicht für akademische Aufgaben genutzter Rechenleistung an Unternehmen aus der freien Wirtschaft ist problematisch: Wird dafür Geld verlangt, ist es eine Doppelfinanzierung der aus Steuergeldern bezahlten Supercomputer, wird dafür kein Geld verlangt, ist es eine Quersubventionierung der Unternehmen. Das sieht in der Volksrepublik China schon anders aus.

Die kommunistische Partei Chinas hat ein anscheinend unbegrenztes Budget für Supercomputer und diese schießen wie Pilze aus dem Boden. Dabei verwenden die Chinesen immer mehr eigene Technik aus inländischen Ressourcen. Das ist leicht, weil beispielsweise Umsiedlungen für die Erschließung von Bodenschätzen keine jahrelangen Verhandlungen mit den Eigentümern erfordern. Da wird einfach festgelegt, welche Bauern gefälligst in das Hochhaus zu ziehen haben. In den letzten fünf Jahren hat es die Kommunistische Partei geschafft, eine nahezu komplett eigene Mikroelektronikindustrie auszubauen. Das Land verfügt ja auch über ein enorme personelle Ressourcen und hunderttausende hochqualifizierte Mathematiker, Informatiker und Ingenieure. Deshalb hat China inzwischen auch die Top Ten gut besetzt. Die Nummer eins der weltweiten Liste der Top-500-Supercomputer ist der Sunway mit 93 PetaFLOPS.

Mit dem Piz Daint aus der Schweiz ist ein Computer aus Europa (geografisch) jedoch nicht aus Europa (bezogen auf die EU) auf Platz 3 und somit unter den Top Ten.

»Für einen europäischen Supercomputer, der da mithalten kann, bräuchten wir zunächst Applikationen, die überzeugen. Dann gibt es auch die Steuergelder. Seit einigen Jahren geht es bei der Vergabe der Mittel für Supercomputer eben nicht mehr um Prestige, sondern um einen konkreten Nutzen«, so Erich Strohmeier gegenüber Experton Group.

Bedeutet das, dass die EU aufgrund des relativ eher geringen Risikos von Erdbeben in weiten Teilen Europas oder aufgrund der bereits vorhandenen Rechner für wichtige Aufgaben wie Klimaforschung und medizinische Forschung, für Engineering und Raumfahrt einfach mehr Rüstungsforschung, darunter besonders Atomwaffensimulationen, fördern muss?

Seit einigen Jahren wird der Stromverbrauch dieser Rechengiganten kritisch betrachtet, weshalb auch die Green-500-Liste der Supercomputer immer mehr beachtet wird. Dort hält der japanische Tsubame-3.0-Supercomputer mit einer Leistung von 14,11 GigaFLOPS pro Watt, das entspricht einer Gesamtleistung im ExaFLOPS-Bereich bei einem Stromverbrauch von weniger als 100 MW, die Spitzenposition. Mitentwickler Prof. Satoshi Matsuoka war unter den Rednern der Eröffnungssession übrigens der einzige, der seinen Steuerzahlern dafür dankte, dass sie diese Leistung überhaupt erst möglich machen. Die effizientesten Systeme haben fast ausnahmslos Intel-XEON-Prozessoren, oft in Kombination mit NVIDIA-Tesla-Coprozessoren. Die nächste spannende Schwelle von 50 GigaFLOPS pro Watt wird, so Matsuoka, voraussichtlich im Jahr 2020 überschritten.

Nicht uninteressant sind einige historische Betrachtungen, die auch Erich Strohmeier hervorhob: So betrug die Durchschnittsleistung der 500 leistungsfähigsten Supercomputer 1992 rund 400 MegaFLOPS und heute, 25 Jahre später, rund 432 TeraFLOPS (für Kopfrechner: Mega – Giga – Tera, und das in 25 Jahren). Obwohl diese Kurve seit einigen Jahren abflache, sei der ExaFLOPS-Superrechner bis spätestens 2025 zu erwarten.

Die schon genannte Volksrepublik China liefert mittlerweile ein Drittel der Gesamtleistung aller Top-500-Supercomputer. Ein weiteres Drittel der Gesamtrechenleistung liefern die USA. Gemessen an der Gesamtzahl aller Hersteller sind es sogar 40 Prozent der Top-500-Liste, die aus China kommen. Deshalb ist es umso bemerkenswerter, dass einzig und allein Hewlett-Packard in der Lage war, in den letzten drei Jahren überhaupt ein System nach China zu verkaufen.

Mit der Übernahme von SGI ist HPE übrigens auch der größte Supercomputer-Hersteller weltweit: Mit 29 Prozent hat HPE die meisten Systeme in der Top-500-Liste. Nach Leistung ist es übrigens Cray mit 160 PetaFLOPS, was mit 21 Prozent das größte Kuchenstück ergibt.

Der Top-500-Liste und der Green-500-Liste liegt der Linpack-Benchmark zugrunde, der unter bestimmten Aspekten nicht die Gesamtleistung des Systems darstellen kann. Ein Team um Prof. Jack Dongarra von der tennesseeianischen staatlichen Universität hat den HPCG-Benchmark entwickelt. An diesem Benchmark wurden mittlerweile 109 Systeme getestet. Der japanische K des RIKEN-Instituts ist demnach die Nummer 1, der Tianhe-2 aus China ist die Nummer 2 und der Piz Daint aus der Schweiz ist die Nummer 3. Die Nummer 1 der Top-500, gemäß Linpack, ist nach HPCG erst auf Platz fünf zu finden.

Heute tragen wir ein Vielfaches der Rechenleistung von Apollo 11 (Sie erinnern sich, das war die Mission des ersten bemannten Flugs zum Mond und zurück vor ziemlich genau 48 Jahren) in einem Smartphone mit uns herum. Die Rechner in der Top-500-Liste, in der Green-500-Liste und in der Liste mit den schnellsten Rechnern gemäß HPCG-Benchmark sind trotzdem meilenweit dem voraus, was in den meisten Büros und in der typischen Rechenzentrums-IT zu finden ist. Deshalb und wegen der Impulse für die Unternehmens-IT ist es spannend, die Entwicklung der Supercomputer zu beobachten.

Holm Landrock, Experton Group, www.experton-group.de

 

Bottom Line (für ICT-Anwenderunternehmen):

Supercomputing ist auch künftig eine Domäne der Anwender aus dem technisch-wissenschaftlichen beziehungsweise akademischen sowie dem militärischen Umfeld. Auf der ISC’17 trafen sich Forscher, Wissenschaftler und industrielle Anwender zu einem fundierten Meinungsaustausch. Ein Highlight war die Veröffentlichung der 49. Top-500-Liste der Supercomputer, begleitet von der Green-500-Liste.

Bottom Line (für ICT-Anbieterunternehmen):

Nur wenige können in der Königsklasse der elektronischen Datenverarbeitung mitspielen. Deswegen ist der Wettbewerb um eine Positionierung in der Top-500-Liste spannend, vor allem, weil sichtbar wird, welche Nationen und Unternehmen sich in der Forschung besonders stark engagieren. Daraus lässt sich ableiten, wer im Wettbewerb bei den Spitzentechnologien für Prozessoren, Co-Prozessoren, Interconnects, Compiler und Storage die Nase vorn hat.

 


 

TOP500 List Refreshed, US Edged Out of Third Place

FRANKFURT, Germany; BERKELEY, Calif.; and KNOXVILLE, Tenn.— The 49th edition of the TOP500 list was released today in conjunction with the opening session of the ISC High Performance conference, which is taking place this week in Frankfurt, Germany. The list ranks the world’s most powerful supercomputers based on the Linpack benchmark and is released twice per year.

In the latest rankings, the Sunway TaihuLight, a system developed by China’s National Research Center of Parallel Computer Engineering & Technology (NRCPC) and installed at the National Supercomputing Center in Wuxi, maintains its top position. With a Linpack performance of 93 petaflops, TaihuLight is far and away the most powerful number-cruncher on the planet.

Tianhe-2, (Milky Way-2), a system developed by China’s National University of Defense Technology (NUDT) and deployed at the National Supercomputer Center in Guangzho, China, occupies the number two position with a Linpack mark of 33.9 petaflops.  Tianhe-2 was the number one system in the TOP500 list for three consecutive years, until TaihuLight eclipsed it in June 2016.

The new number three supercomputer is the upgraded Piz Daint, a Cray XC50 system installed at the Swiss National Supercomputing Centre (CSCS). The upgrade was accomplished with additional NVIDIA Tesla P100 GPUs, doubling the Linpack performance of the system’s previous mark of 9.8 petaflops in November 2016, which itself was the result of a significant upgrade. Piz Daint’s current Linpack result of 19.6 petaflops enabled the system to climb five positions in the rankings.

As a result of the Piz Daint upgrade, Titan, a Cray XK7 system installed at the Department of Energy’s (DOE) Oak Ridge National Laboratory, drops to number four in the rankings. Its Linpack mark of 17.6 petaflops has remained constant since it was installed in 2012.

Rounding out the top 10 are:

  • Sequoia (17.2 petaflops), an IBM BlueGene/Q system installed at the DOE’s Lawrence Livermore National Laboratory, at number five;
  • Cori (14.0 petaflops), a Cray XC40 system housed at the National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), at number six;
  • Oakforest-PACS (13.6 petaflops), a Fujitsu PRIMERGY system running at Japan’s Joint Center for Advanced High Performance Computing, at number seven;
  • Fujitsu’s K computer (10.5 petaflops), installed at the RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS), at number eight;
  • Mira (8,6 petaflops), an IBM BlueGene/Q system installed at DOE’s Argonne National Laboratory, at number nine; and
  • Trinity (8.1 petaflops), a Cray XC40 system running at Los Alamos National Laboratory, at number ten.

With the two Chinese supercomputers and one Swiss system occupying the top of the rankings, this is the second time in the 24-year history of the TOP500 list that the United States has failed to secure any of the top three positions. The only other time this occurred was in November 1996, when three Japanese systems captured the top three spots.

Nevertheless, the US still claims five of the top ten supercomputers, which is more than any other nation. It also leads the pack in the total number of TOP500 systems, with 169. China is a close second with 160. However, both countries lost share compared to six months ago, when they each claimed 171 systems. Besides the US and China, the most well-represented countries on the list are Japan, with 33 supercomputers, Germany, with 28, France, with 17, and the UK, with 17.

Aggregate performance on the TOP500 rose to 749 petaflops, a 32 percent jump from a year ago. Such an increase, though, is well below the list’s historical growth rate of approximately 185 percent per year. The slower growth in list performance is a trend that began in 2013, and has shown no signs of reversal.

Intel continues to be the dominant supplier of TOP500 chips. Either Xeon or Xeon Phi processors power 464 of the 500 systems. IBM Power processors are in 21 systems, while AMD Opteron CPUs are present in six systems. Processor share, with regard to supplier, has not changed appreciably over the last year.

A total of 91 systems on the list are now using accelerator/coprocessor technology, up slightly from 86 in November 2016. The most popular choices are NVIDIA GPUs, which are present in 74 systems, and Xeon Phi coprocessors, which are employed in 17 systems. (Three of those use a combination of NVIDIA GPUs and Xeon Phi coprocessors). Outliers include a single ATI Radeon-accelerated system and two that use PEZY technology. An additional 13 systems now use the Xeon Phi (Knights Landing) as the main processing unit.

For system interconnects, Ethernet and InfiniBand continue to be the most prevalent technologies. Ethernet is present in 207 systems; InfiniBand is present in 178. However, for the top 100 systems, their relative share changes dramatically, with Ethernet installed in just a single system, while InfiniBand is used in 42 of these elite machines. Intel Omni-Path interconnect technology, which made its first appearance a year ago with 8 supercomputers, is now installed in 38 systems.

In the system vendor arena, Hewlett Packard Enterprise (HPE) claims the most TOP500 systems, with 144. These include 25 systems originally installed by SGI, which HPE purchased in 2016. Lenovo is the second most popular vendor, with 88 systems, and Cray is in third place, with 57.

Cray systems, however, continue to lead in overall performance, claiming 21.4 percent of the list’s total performance. HPE is well back in second place, with an overall performance share of 16.7 percent. Thanks to its number one Sunway TaihuLight system, NRCPC retains the third spot with 12.5 percent of the total performance.

Energy efficiency on the list continues to rise, as reflected in the latest Green500 results. The top four positions are all occupied by newly installed systems in Japan, with the upgraded Piz Daint supercomputer capturing the number five spot. All of these use NVIDIA’s latest P100 GPUs. In fact, the top 13 systems on the latest Green500 are all equipped with the P100 hardware.

The most energy-efficient system on the Green500 list is the new TSUBAME 3.0, a modified HPE ICE XA system installed at the Tokyo Institute of Technology. It achieved 14.110 gigaflops/watt during its 1.998-petaflop Linpack performance run. It is ranked number 61 on the TOP500 list.

The number two Green500 entry is the kukai system at the Yahoo Japan Corporation. Built by Exascaler, this system achieves 14.045 gigaflops/watt, just 0.3 percent behind TSUBAME 3.0. It occupies position 466 on the current TOP500 list.

The number three system on the Green500 list is the AIST AI Cloud system at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan. This system from NEC achieves 12.68 gigaflops/watt and is ranked number 148 on the TOP500.

The number four Green500 system is the RAIDEN GPU system, manufactured by Fujitsu. It is installed at RIKEN’s Center for Advanced Intelligence Project. It attained 10.6 gigaflops/watt and is in position 306 on the TOP500 list.

Piz Daint, the fifth-ranked supercomputer on the Green500, conducted a power-optimized run of the Linpack benchmark, achieving 10.4 gigaflops/watt. At number three on the TOP500, it represents the most energy-efficient supercomputer in the top 50 of that list.

At 10:30 am CET on Monday, June 19, the TOP500 and Green500 awards will be handed out to the winning recipients. The award ceremony will be followed by a presentation from TOP500 author Erich Strohmaier, who will provide additional highlights of the list.

About the TOP500 List

The first version of what became today’s TOP500 list started as an exercise for a small conference in Germany in June 1993. Out of curiosity, the authors decided to revisit the list in November 1993 to see how things had changed. About that time they realized they might be onto something and decided to continue compiling the list, which is now a much-anticipated, much-watched and much-debated twice-yearly event.

The TOP500 list is compiled by Erich Strohmaier and Horst Simon of Lawrence Berkeley National Laboratory; Jack Dongarra of the University of Tennessee, Knoxville; and Martin Meuer of ISC Group, Germany.


 

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