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Stark nachgefragt: 8.000.000.000.000 Operationen pro Sekunde

Zahlreiche TU-Forscher nutzen den Hochleistungsrechner CHiC - Möglichkeiten der Erweiterung dieses Supercomputers werden diskutiert

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Von der geballten Rechenleistung des Hochleistungs-Linux-Clusters CHiC der TU Chemnitz profitieren zahlreiche Forscher. Betreut wird er von Prof. Dr. Wolfgang Rehm (r.) und seinem Team. Foto: Bildarchiv der Pressestelle

37 Projekte an der TU Chemnitz arbeiten aktuell mit Hilfe des Chemnitzer Hochleistungs-Linux-Clusters CHiC. "Im CHiC-Konsortium sind Mitglieder aller sieben Fakultäten vertreten. Am stärksten nutzen die Fakultäten für Informatik, für Maschinenbau, für Naturwissenschaften, für Mathematik sowie für Elektrotechnik und Informationstechnik die Hochleistungsrechentechnik. Insgesamt sind 70 Zugänge zum Rechner vergeben", berichtet Prof. Dr. Wolfgang Rehm, Inhaber der Professur Rechnerarchitektur, die den CHiC konzipiert hat und betreut. Der Supercomputer besitzt eine Rechenleistung von mehr als 8 TeraFlops (diese Zahl mit zwölf Nullen bedeutet 8 Billionen Additionen oder Multiplikationen pro Sekunde). "Wir stellen immer häufiger Auslastungsspitzen von 100 Prozent fest", ergänzt Rehm. Dies verwundert den Professor nicht, denn weltweit steige der Bedarf an Rechenleistung: "Es wird immer mehr gerechnet, weil immer mehr simuliert wird" - so auch in Chemnitz. Eine erste Erweiterung der Rechentechnik wird durch ein Managementknoten-Upgrade erreicht. "Das CHiC-Konsortium hat dazu 4.800 Euro aus zentralen Universitätsmitteln erhalten, wofür ich mich im Namen aller Nutzer bedanken möchte", so Rehm. Durch dieses Upgrade kann die Wartezeit reduziert und die Servicequalität erhöht werden. "Es sind bei sehr großen Jobs schon Wartezeiten bis zu einigen Tagen aufgetreten", begründet Rehm die Notwendigkeit.

Seit Februar 2007 ist der Supercomputer der TU Chemnitz in Betrieb. Aktuell nutzt beispielsweise ein Projekt der Professur Mathematik in Industrie und Technik den CHiC zur "Berechnung reduzierter Modelle"; Wissenschaftler der Professur Festkörpermechanik untersuchen die "Formoptimierung von Werkzeugen bei Massivumformungsverfahren und die Identifikation von Materialparametern bei elastisch-plastischem Materialverhalten". Mit der "Simulation von komplexen Systemen" beschäftigen sich Forscher der Professur Computerphysik und im Projekt "Numerische Simulation" der Professur Theorie ungeordneter Systeme geht es um "Zeitentwicklung von Wellenpaketen und Dichtematrizen, Molekulardynamik und Matrixdiagonalisierung". Der bisher größte Rechenauftrag kam aus der Fakultät für Informatik. Alle Aufträge müssen koordiniert werden, damit der CHiC immer bestmöglich ausgelastet werden kann. "Wir erreichen derzeit durchschnittliche Auslastungen von bis zu 80 Prozent, was für ein System dieser Größenordnung sehr hoch ist. Bei dem Vorgänger-Rechner betrug die durchschnittliche Auslastung vergleichsweise 45 Prozent. Das klingt wenig, war aber auch schon beachtlich", erklärt Rehm.

Einen hohen Bedarf an Rechenleistung des CHiC hat unter anderem die Professur Konstruktionslehre. Sie nutzt ihn seit seiner Inbetriebnahme für Finite-Elemente-Simulation von verschiedenen antriebstechnischen Komponenten, wie Rotor- und Getriebewellen oder Schneckenzahnrädern. "Bei der Beurteilung des Festigkeitsverhaltens und der Schadensprognose derartiger Bauteile gewinnt das Gesamtsystemverhalten, das heißt, die Interaktion zwischen den einzelnen Bauteilen, immer mehr an Bedeutung", erklärt Jakub Vidner, Mitarbeiter der Professur. Aus diesem Grund wurde seitens der Professur Konstruktionslehre eine Arbeitsspeicher-Erweiterung des CHiC initialisiert und finanziert. "Mit diesem Schritt eröffnen sich neue Möglichkeiten für die virtuelle Produktentwicklung. Insbesondere können nun Simulations-Modelle mit einer deutlich besseren Realitätstreue erstellt und analysiert werden. Dies leistet einen bedeutenden Beitrag für die Produktsicherheit und für die zunehmend im Fokus stehende Ressourceneffizienz. Nicht zuletzt erwarten wir daraus eine Steigerung unserer Wettbewerbsfähigkeit", so Vidner. "Die Professur finanziert eine Aufrüstung von 18 Computeknoten und erhält dafür auf diesen Knoten eine höhere Priorität als andere Nutzer", berichtet Rehm. Dieser Beschluss ist beim vergangenen CHiC-Symposium getroffen worden; die Erweiterung wird voraussichtlich Ende September in Betrieb genommen.

Das nächste CHiC-Symposium findet am 7. November 2008 ab 11 Uhr im Raum B006 im Universitätsteil Straße der Nationen 62 statt. Hier werden die ersten Erfahrungen mit dem Betrieb der zusätzlichen Management-Knoten sowie der Modellversuch der Aufrüstung durch die Professur Konstruktionslehre diskutiert. Aus den gewonnenen Erfahrungen mit professurspezifischen Erweiterungen können langfristig auch Anregungen für die Konstruktion eines Nachfolgemodells des CHiC abgeleitet werden.

Der Hochleistungsrechner CHiC im Internet: http://www.tu-chemnitz.de/chic

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Wolfgang Rehm, Telefon 0371 531-31420, E-Mail wolfgang.rehm@informatik.tu-chemnitz.de.

Katharina Thehos
25.09.2008

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