Innovative Kühlung 07.07.2014, 14:40 Uhr

Österreichs schnellster Superrechner badet in Öl

Der läuft wie geschmiert: Österreichs neuer Super-Computer Vienna Scientific Cluster 3 wird mit Öl gekühlt. Das ist bisher einzigartig in Europa. Damit ist der neue Rechner der TU Wien nicht nur schnell und leistungsfähig, sondern auch energieeffizient. 

Österreichs schnellster Supercomputers Vienna Scientific Cluster 3 wird nicht mit Luft, sondern von 35 Tonnen Öl gekühlt. Die Wärme kann dem Öl wieder entzogen und genutzt werden.

Österreichs schnellster Supercomputers Vienna Scientific Cluster 3 wird nicht mit Luft, sondern von 35 Tonnen Öl gekühlt. Die Wärme kann dem Öl wieder entzogen und genutzt werden.

Foto: TU Wien/Matthias Heisler

Der neue Supercomputer am Science Center der TU Wien setzt Maßstäbe: Der Vienna Scientific Cluster 3, kurz VSC3, besteht aus einem Computercluster mit mehr als 32.000 Prozessorkernen, angeordnet auf 2.020 Knoten mit je 16 Prozessorkernen, je zwei Xeon E5-2650 v2, 64 Gigabyte DDR3-Arbeitsspeicher und zwei Infiniband. Damit kommt er auf eine Rechenleistung von über 600 Teraflops.

Das ist viermal so viel wie sein Vorgänger VSC2, der 150 Teraflops erreichte. Der neue Rechner kann also in einer Sekunde mehr als 600 Billionen Additionen oder Multiplikationen ausführen, wie die TU Wien verdeutlicht: So könnte man mit dem VSC 3 aus den Geschwindigkeiten und Reichweiten sämtlicher Pässe und Schüsse der gesamten Fußball-Weltmeisterschaft die dazugehörigen Abschusswinkel berechnen, und das innerhalb einer einzigen Nanosekunde.

Alpen-Computer zählt zu den 500 schnellsten Rechnern der Welt

Damit gehört der neue Rechner, der noch im Juli seine Arbeit aufnehmen soll, zu den 500 schnellsten der Welt. Zwar wäre noch mehr Geschwindigkeit möglich gewesen, aber die Verantwortlichen hatten andere Anforderungen: Auf den Prozessoren mussten bestehende wissenschaftliche Programmcodes besonders gut laufen – für die aktuellen Aufgabenstellungen der österreichischen Wissenschaft war das wichtiger als reine Schnelligkeit.

„Man muss sich entscheiden: Will man einen Rennwagen, oder einen Autobus, mit dem man bei ähnlicher Leistung deutlich mehr Leute transportieren kann?“ verdeutlicht Prof. Herbert Störi von der TU Wien, wissenschaftlicher Projektleiter des VSC 3.

Ein Vorzeigeprojekt ist der Supercomputer ist Sachen Energieeffizienz. Der VSC 3 benötigt eine Leistung von etwa 540 Kilowatt – also rund 0,8 Kilowatt pro Teraflop. Damit ist er deutlich sparsamer als seine Vorgänger – der VSC2, der parallel weiterbetrieben wird, verbraucht 2,3 Kilowatt pro Teraflop, und auch das ist schon vergleichsweise energiesparend.

Vorbildliche Energieeffizienz dank Paraffinöl

Einen wichtigen Beitrag zur sehr guten Energieeffizienz leistet die völlig neue Kühltechnologie, die bisher einzigartig in Europa ist: An Stelle von Luftkühlung durch stromfressende Ventilatoren tritt Paraffinöl, wie es auch in Kosmetikprodukten verwendet wird. Die Prozessoren des neuen Superrechners – immer zwei Chips à acht Rechenkerne auf einer Platine – sind in Wannen mit insgesamt rund 35 Tonnen Öl versenkt worden.

Ein Blick in den Rechnerraum des Vienna Scientific Clusters 3, dem schnellsten Supercomputer Österreichs: Er erreicht eine Rechenleistung von über 600 Teraflops.

Ein Blick in den Rechnerraum des Vienna Scientific Clusters 3, dem schnellsten Supercomputer Österreichs: Er erreicht eine Rechenleistung von über 600 Teraflops.

Foto: TU Wien/Matthias Heisler

Pumpen bewegen das Öl langsam durch die Wannen, so dass es die an den Prozessoren anfallende Wärme sehr gleichmäßig aufnimmt und effizient wegtransportiert. Das Öl kann dabei bis zu 50 Grad heiß werden. Heruntergekühlt wird es in einem Wärmetauscher, in dem dem Öl die Wärme immer wieder entzogen wird, bevor der Kreislauf von Neuem beginnt.

Insgesamt ist das deutlich energiesparender als die noch beim Vorgängermodell eingesetzte Luftkühlung, für die noch rund ein Zehntel der benötigten Energie nur für die Lüftung draufging. Und da keine heiße Abluft produziert wird, muss auch der Rechnerraum nicht mehr eigens gekühlt werden.

Acht Hochschulen kooperieren für Österreichs Supercomputer

Für diesen „High-Tech-Autobus“ kooperieren acht österreichische Universitäten. Neben der TU Wien, der Universität Wien und der Universität für Bodenkultur, die bereits die Vorgängermodelle VSC 1 und VSC 2 erfolgreich betrieben haben, sind jetzt auch die Universität Innsbruck, die TU Graz, die Karl-Franzens-Universität Graz, die Montanuniversität Leoben und die Alpen-Adria Universität Klagenfurt beteiligt.

Die Rechenpower des VSC3, gebaut vom europäischen High-Performance-Computerhersteller Clustervision, soll Wissenschaftlern aus unterschiedlichsten Forschungsgruppen zur Verfügung stehen. Die Palette an wissenschaftlichen Themen reicht von quantenphysikalischen Rechnungen für die Entwicklung neuer Materialien über meteorologische Simulationen bis hin zur Biologie.

Hinzu kommen komplexe Simulationen im Maschinenbau. „Der VSC ist ein Leuchtturmprojekt für Kooperation im Universitätsbereich und sichert somit einen Standortvorteil für Österreichs Wissenschaft“, betont Johannes Fröhlich, Vizerektor für Forschung der TU Wien.

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