KONWIHR

Kompetenznetzwerk für wissenschaftliches Höchstleistungsrechnen in Bayern

Inhalt

Workshop „Heterogeneous Computing with Nvidia GPGPUs“

Das Leibniz-Rechenzentrum veranstaltete am 11.02.2009 zusammen mit den Firmen Nvidia und FluiDyna einen Workshop „Heterogeneous Computing with Nvidia GPGPUs“, bei dem es um den Einsatz moderner GPGPUs im Umfeld des Höchstleistungsrechnens ging.

Die Veranstaltung wurde von Prof. Dr. Dieter Kranzlmüller, Mitglied des Direktoriums des LRZ eröffnet. Prof. Kranzlmüller wies dabei auf die zunehmende Bedeutung massiv parallelen Computern hin. Der Hauptvortrag wurde gegeben von Dr. William Dally, Professor an der Stanford University und seit kurzem Chief Scientist und Vice-President of Research bei Nvidia. Prof. Dally legte in seinem Vortrag besonderes Gewicht auf das enorme Potential von GPUs (graphics processing units) als GPGPUs (general-purpose computing on graphics processing units). Durch die enorme Anzahl an Fließkomma-Einheiten und sehr schnellem lokalen Speicher würden GPGPUs die Beschleunigung geeigneter Anwendungen um das bis zu 150-fache gegenüber der Ausführung auf herkömmlichen CPUs ermöglichen. Damit könnten kleine Supercomputer mit erheblich reduziertem Stromverbrauch sehr günstig gebaut werden. Prof. Dally erklärte ausserdem, wie Anwender ihre Programme mittels der von Nvidia entwickelten „Compute Unified Device Architecture“ (CUDA) auf GPGPUs beschleunigen können.

Im Anschluss daran gab Dipl. Inf. (FH) Eugen Riegel vom Lehrstuhl für Aerodynamik der Technischen Universität München einen Vortrag über seine Erfahrungen in der Implementierung der Lattice-Boltzmann-Methode für die numerische Fluidmechanik auf GPGPUs von Nvidia.

Timothy Lanfear, Systementwickler bei Nvidia, gab danach eine Präsentation des „Nvidia Tesla Personal Supercomputer“ mit 4 Nvidia Tesla-Karten, die eine Leistung von bis zu 4 TFlop/s, der die Größe und den Preis einer Workstation besitzt.

Sämtliche Vorträge trafen auf reges Interesse bei den 120 Teilnehmern des Workshops, was sich in zahlreichen Fragen und Diskussionen im Anschluss an die einzelnen Präsentationen zeigte.

Das Leibniz-Rechenzentrum wies die Teilnehmer darauf hin, dass ab Ende Februar für Benutzer des Linux-Clusters die Möglichkeit besteht, auf zwei neuen Maschinen, die mit Mitteln des D-GRID angeschafft wurden und insgesamt 8 Nvidia Quadro FX5800 Grafikkarten besitzen, CUDA-Fähige Programme laufen zu lassen und so eine maximale Leistung von 8 TFlop/s zu erreichen.

Im Anschluss an die Vorträge konnten mehrere Live-Demonstrationen der Firma FluiDyna besichtigt werden, die Beispiele aus der Fluiddynamik, Astrophysik und Biochemie umfassten. Mitarbeiter der Firma FluiDyna und Nvidia standen den Teilnehmern zudem in Einzelgesprächen Rede und Antwort. Auch hier zeigte sich ein reges Interesse an diesen neuen und spannenden Technologien.

Dr. Helmut Satzger, LRZ

KONWIHR-Antragsteller auch bei BMBF-Call „HPC-Software für skalierbare Parallelrechner“ erfolgreich

Das BMBF hatte Ende 2007 ein Förderprogramm auf dem Gebiet HPC-Software für skalierbare Parallelrechner aufgelegt. Nach einer Vorauswahl wurden im Laufe des Jahres 2008 ausgewählte Projekte aufgeforderte, einen Vollantrag einzureichen. Auch deren Begutachtung ist inzwischen abgeschlossen. Im folgenden sind die Projekte aufgelistet, bei denen eine Beteiligung von KONWIHR-Gruppen bekannt ist: (Sortierung nach dem Akronym)

  • ELPA: Hochskalierbare Eigenwert-Löser für Petaflop-Großanwendungen
    Es sollen effiziente Algorithmen für das Eigenwertproblem bei großen symmetrischen Matrizen entwickelt und für den Einsatz auf sehr hohen Prozessor-Core-Zahlen zukünftiger Petaflop-Rechner parallelisiert, portiert und optimiert werden. Insbesondere muss dabei das gesamte Eigenwertspektrum (bzw. ein Großteil) erschlossen werden. Dafür soll erstens ein hoch skalierbarer Eigenwertlöser als kanonisches Verfahren entwickelt, optimiert und implementiert werden. Für sehr große Probleme soll zweitens ein möglichst robustes iteratives Verfahren identifiziert und implementiert werden.

    Partner: Rechenzentrum Garching (Max-Planck-Gesellschaft), LS Angewandte Informatik (Uni-Wuppertal), Fritz-Haber-Institut Berlin, MPI für Mathematik in den Naturwissenschaften (Leipzig), IBM Deutschland, SCCS/IN 5 (TU-München)
  • IMEMO: Innovative HPC-Methoden und Einsatz für hochskalierbare Molekulare Simulation
    Molekulare Simulation ermöglicht vielfältige Anwendungsfelder in Verfahrenstechnik, Materialwissenschaften bis hin zu Bio- und Nanotechnologie. Für die industrielle Forschung und Entwicklung jedoch sind viele Simulationen derzeit nicht machbar. Die zukünftigen Many-core Prozessoren im Blick, werden im Rahmen von IMEMO mittels neuartiger Programmier- und Parallelisierungsparadigmen solche hochskalierbare molekulare Simulationen möglich.
    Partner: HLRS (Uni-Stuttgart), ITWM (Fraunhofer-Institut Kaiserslautern), LS Thermodynamik (Uni-Kaiserslautern), ITT (Uni-Stuttgart), SCCS/IN 5 (TU-München)
  • ISAR: Integrierte System- und Anwendungsanalyse für massivparallele Rechner
    In dem Projekt wird eine integrierte System- und Anwendungsanalyse für massivparallele Rechner im Petascale-Bereich entwickelt. Sie dient sowohl der Erkennung von ineffizientem Systemverhalten als auch der Erkennung und Analyse ineffizienter Anwendungen. Die Skalierbarkeit beruht auf einer Verteilung der Analyse auf eine möglicherweise große Zahl von Analyseagenten.
    Partner: Lehrstuhl für Rechnertechnik und Rechnerorganisation (TU-München), Rechenzentrum Garching (Max-Planck-Gesellschaft), Leibniz Rechenzentrum (Bayerische Akademie der Wissenschaften), IBM Deutschland, ParTec GmbH
  • SKALB: Lattice-Boltzmann-Methoden für skalierbare Multi-Physik-Anwendungen
    Ziel von SKALB ist die effiziente Implementierung und Weiterentwicklung von Lattice-Boltzmann basierten Strömungslösern zur Simulation komplexer Multi-Physik-Anwendungen auf Rechnern der Petascale-Klasse.
    Partner: Regionales Rechenzentrum Erlangen (Uni-Erlangen), Lehrstuhl für Systemsimulation (Uni-Erlangen), HLRS (Uni-Stuttgart), Institut für rechnergestützte Methoden im Bauingenieurwesen (TU-Braunschweig), Lehrstuhl für Angewandte Mathematik und Numerik (TU-Dortmund), IANUS Simulation GmbH (Dortmund)

Neuer KONWIHR-Mitarbeiter im Projekt OMI4papps

Seit 3. November 2008 kümmert sich ein neuer Mitarbeiter in der HPC-Gruppe des RRZE um die Belange der KONWIHR-Kunden. Herr Jan Treibig wird aus dem KONWIHR-II-Projekt OMI4papps finanziert, das von RRZE und LRZ gemeinsam initiiert wurde. Aufgabe von Herrn Treibig, der weitreichende Erfahrungen auf dem Gebiet der hardwarenahen Optimierung auf modernen Architekturen vorweisen kann, ist die umfangreiche Unterstützung v.a. der KONWIHR-Nord-Projekte, aber auch weiterer Wissenschaftler im Bereich HPC.

KONWIHR-II gratuliert Thomas Zeiser vom RRZE zum Golden Spike Award des HLRS

Für den Beitrag "Vector computers in a world of commodity clusters, massively parallel systems and many-core many-threaded CPUs: recent experience based on advanced lattice Boltzmann flow solvers", erhielt Thomas Zeiser vom Regionalen Rechenzentrum (RRZE) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg nach 2004 dieses Jahr erneut einen Golden Spike. Dieser begehrte Preis wird jährlich anlässlich des Results and Review Workshops am Bundeshöchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) in Form eines goldenen Nagels an drei herausragende Arbeiten auf dem Gebiet des Höchstleistungsrechnens vergeben. In seinem Vortrag berichtete Thomas Zeiser über aktuelle Arbeiten der HPC-Gruppe des RRZE zur Analyse, Modellierung und Optimierung von Anwenderprogrammen auf neuesten Rechnerarchitekturen. Der Bereich HPC Services am RRZE wurde in den letzten zehn Jahren durch Mittel der FAU, des bayerischen Staatsministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst und insbesondere des Kompetenznetzwerks für technisch-wissen­schaft­liches Höchstleistungsrechnen in Bayern (KONWIHR) an der Schnittstelle zwischen Anwender und Technik etabliert.

In seiner Laudatio hob Prof. Nagel vom Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) der Technischen Universität Dresden in seiner Funktion als Vorsitzender des Lenkungsausschusses des Bundeshöchstleistungsrechenzentrum Stuttgart die überregionale Bedeutung und Sichtbarkeit der Beratungs- und Forschungsaktivitäten der Mitarbeiten des Bereichs HPC Services am RRZE hervor. Der diesjährige Beitrag von Thomas Zeiser für den Results and Review Workshop hat die Jury insbesondere durch die gelungene Kombination von Theorie und Anwendung in Form von detaillierten Studien diverser HPC-Systeme, ihrer optimierten Programmierung sowie die gezeigte strömungsmechanische Anwendung überzeugt. Die vorgestellten detaillierten Strömungssimulationen zur Entwicklung von neuartigen Katalysatorträgern auf der Basis von offenen Schwammstrukturen werden in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Schwieger am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik (CRT) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg sowie Dr. Hannsjörg Freund vom Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg interdisziplinär durchgeführt.