28.03.13 00:00

Neuer HPC-Rechner HILBERT nun im Betrieb

By: W.-D. Weckmann

Das im letzten Jahr beschaffte HPC System UV2000 ist in Betrieb genommen worden. Der Rechner mit dem Namen HILBERT verfügt über 16 TB RAM und 512 Cores in einer Shared-Memory-Architektur. Damit ist es das größte System dieser Art in Deutschland und ermöglicht eine völlig neue Art, HPC-Dienste für die Forschung und Lehre in der HHU anzubieten.

HILBERT ist von der Firma SGI geliefert worden, ein Marktführer auf dem Gebiet von Supercomputern mit großen RAM. Da die Rechnerarchitektur, die Betriebssoftware und die Programmentwicklungssysteme selber auch Gegenstand der aktuellen Forschung in der Informatik sind, ist die Heinrich-Heine Universität (HHU) eine Entwicklungspartnerschaft mit SGI eingegangen. Dabei werden Methoden zur Programmbeschleunigung bei bioinformatischen Anwendungen und effiziente Lösungen für Cluster-Storage zusammen mit dem Lehrstuhl für Betriebssysteme, Prof. Schöttner, untersucht.

Der Einsatz von HILBERT wird von den Life Science Wissenschaften bestimmt. Dabei kommt es insbesondere auf die Bestimmung des Genoms an (DNA Sequenzierung). Dabei kommt es nicht so sehr auf die Rechenleistung an, sondern auf den Speicher (RAM). Die Hauptarbeitsschritte sind Variieren und Vergleichen. Das zu analysierende Genom besteht dabei aus vielen Millionen Daten. Die in einem aufwendigen technischen Prozess ermittelt werden.

Die Forschungsschwerpunkte an der HHU, für die HILBERT eingesetzt wird, sind u.a:

  1. Die direkte Untersuchung von Genomen, dies ist insbesondere eine Forschungsgebiet der Medizinischen Fakultät und des Universitätsklinikums so von Prof. Borkhardt, dem Leiter der Klinik für Kinder-Onkologie:
    • Auffinden der molekularen Ursachen von Immundefekten
    • Bestimmung von genetischen Abweichungen bei Tumoren Entwicklung von Genomen in der Evolution (ein Beispiel für diese Anwendung: Grippeviren zeigen eine rasante Evolution. Wenn man diesen kennt, kann wesentlich schneller mit entsprechenden Impfstoffen darauf reagieren. Wissenschaftler wir Prof.in Alice McHardy entwickeln Verfahren, um den viralen Evolutionsprozess vorherzusagen.
  2. Ein weiteres Einsatzfeld sind die Wechselwirkung zwischen Biomakromolekülen. Da für die Programme dieser Forschungsbereiche sehr viel realer Hauptspeicher erforderlich ist, ist HILBERT mit 16 TeraByte RAM ausgestattet. Das ist der derzeitige Spitzenwert unter den deutschen Supercomputern.

HILBERT wird in diesem Jahr weiter ausgebaut, um auch den Bedarf nach hoher Rechenleitung, den Physik und Chemie nach wie vor haben abzudecken. Das System mit geplant 10.000 Rechnerkernen wird dann die HHU in die TOP500 der leistungsstärksten Rechner der Welt katapultieren.

An Compiler stehen das neue Intel Cluster Studio XE 2013 (mit speziellen Bibliotheken für BLAS, LAPACK und MPI) sowie hoch-angepasste Bibliotheken von SGI genau für diese Hardware zur Verfügung. Da es sich um ein x86-kompatibles System handelt, sollte jede Software, die bisher auch schon auf GAUSS ausgeführt werden konnte, auch auf dem neuen HILBERT-Cluster laufen. Als Batchsystem kommt PBSPro 12 zum Einsatz, das völlig unabhängig vom bisherigen Torque für GAUSS läuft.

Spezielle Anpassungen für die bekannten Anwendungen (Gaussian, TurboMole, mpiBLAST, Amber, etc...) werden zurzeit nach und nach durch das HPC-Team in Zusammenarbeit mit der Firma SGI vorgenommen. Auch steht das HPC-Team bereit, um bei der Portierung und Optimierung von eigenen Entwicklungen auf das HILBERT-System zu unterstützen. Interessierte Nutzer wenden sich bitte an Herrn Dr. Raub.

Bei hinreichender Nachfrage bieten wir gerne Einführungsveranstaltungen an, in der die Besonderheiten des Systems sowie der Entwicklungsumgebung in einem Workshop gemeinsam erarbeitet werden könne.

Zurzeit bereiten wir die Leistungsbeschreibung für die Ausschreibung des zweiten, MPI-basierten Teils des HPC Systems vor, die wir ihnen detailliert im April vorstellen werden.

Die feierliche Einweihung des Gesamtsystems wird im Herbst erfolgen.

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