Supercomputer - Eine einfache Einführung
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- Clemens Maus
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1 Supercomputer - Eine einfache Einführung Christian Külker v Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
2 Contents 1 Definition 2 Aussehen 3 Nutzung 4 Käufer 5 Benutzung 6 Leistung 7 Top 10 8 Beispiel: K-Supercomputer 9 Beispiel: Deep Blue Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
3 Was ist ein Supercomputer? Ein Supercomputer ist ein großer Computer»Super«bedeutet etwas von der Leistung her Außergewöhnliches Eine eindeutige Definition gibt es nicht, weil die Methode der Messung der Leistung (Geschwindigkeit der Berechnung) nicht bei allen Hochleistungscomputern auf gleiche Weise möglich ist Eine populäre Definition ist die, dass zumindest alle Computer der Top500 und GreenTop500 Supercomputer sind. Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
4 Wie sieht ein Supercomputer aus? - früher früher: einzelner Computer, einzelnes Gehäuse. Beispiel CRAY Photo von Clemens PFEIFFER, zeigt CRAY 1 am deutsche Museum München. URL: License: Attribution 2.5 Generic (CC BY 2.5) Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
5 Wie sieht ein Supercomputer aus? - heute heute meistens: eine Menge Schränke Beispiel IBM Blue Gene P2 2 Photo by Argonne National Laboratory, URL: License: Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic (cc-by-sa-2.0) Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
6 Wozu braucht man einen Supercomputer? Simulation Theoriebildung und Modell Überprüfung Datamining Massenberechnungen Filme Medizin Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
7 Wer kauft einen Supercomputer? reiche Länder Universitäten Forschungseinrichtungen Militär große Firmen Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
8 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
9 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
10 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
11 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
12 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
13 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
14 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Ein Job fordert Ressourcen an: Zeit, Leistung (CPU s) Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
15 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Ein Job fordert Ressourcen an: Zeit, Leistung (CPU s) Der Job wird auf den Supercomputer in eine Warteschlange geschickt Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
16 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Ein Job fordert Ressourcen an: Zeit, Leistung (CPU s) Der Job wird auf den Supercomputer in eine Warteschlange geschickt Ein sog. "Scheduler" (ein Programm) entscheidet wann der Job dran kommt Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
17 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Ein Job fordert Ressourcen an: Zeit, Leistung (CPU s) Der Job wird auf den Supercomputer in eine Warteschlange geschickt Ein sog. "Scheduler" (ein Programm) entscheidet wann der Job dran kommt Wenn der Job dran kommt, startet er das eigentliche Programm parallel Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
18 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Ein Job fordert Ressourcen an: Zeit, Leistung (CPU s) Der Job wird auf den Supercomputer in eine Warteschlange geschickt Ein sog. "Scheduler" (ein Programm) entscheidet wann der Job dran kommt Wenn der Job dran kommt, startet er das eigentliche Programm parallel Wenn der Job fertig ist bekommt man eine Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
19 Wie benutzt man einen Supercomputer? Ein Supercomputer hat i.d.r. keinen Bildschirm und keine Tastatur Ein Supercomputer kann nicht sprechen oder reden (noch nicht) Aber ein Supercomputer hat ein schnelles Netzwerk Man benutzt einen anderen Computer (z.b. Laptop) Auf diesem erstellt man einen sog. "Job". Ein Job enthält den Verweis auf ein Programm Ein Job fordert Ressourcen an: Zeit, Leistung (CPU s) Der Job wird auf den Supercomputer in eine Warteschlange geschickt Ein sog. "Scheduler" (ein Programm) entscheidet wann der Job dran kommt Wenn der Job dran kommt, startet er das eigentliche Programm parallel Wenn der Job fertig ist bekommt man eine Man muss dann nur noch die Daten einsammeln Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
20 Wie misst man die Leistung? Am Beispiel Top500 Programm: HPL High Performance Linpack Ausgabe: Leistungszahl gemessen in FLOPS FLOPS: Floating point operations per second Operation: Operation (Multiplikation) mit Zahlen Floating Point Zahl: z.b , oder PFLOPS = 1 PETA FLOPS = FLOPS Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
21 Top 10 (der Top500.org) vom November 2012 SLC Name Computer Site OEM Country PFLOPS OS 1 Titan Cray XK7 DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory Cray Inc. United States 17, Linux 2 Sequoia BlueGene/Q DOE/NNSA/LLNL IBM United States 16, Linux 3 K computer RIKEN (AICS) Fujitsu Japan 10, Linux 4 Mira BlueGene/Q 5 JUQUEEN BlueGene/Q DOE/SC/Argonne National Lab Forschungszentrum Juelich (FZJ) IBM United States 8, Linux IBM Germany 4, Linux 6 SuperMUC idataplex DX360M4 Leibniz RZ IBM Germany Linux 7 Stampede PowerEdge C Tianhe-1A NUDT YH MPP Texas Adv. Comp. Center/Univ. of Texas National Supercomp. Center in Tianjin Dell United States 2, Linux NUDT China 2, Linux 9 Fermi BlueGene/Q CINECA IBM Italy 1, Linux 10 DARPA Trial Subset Power 775 IBM Development Engineering IBM United States 1, Linux Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
22 Beispiel: Der K-Supercomputer von Kobe K wie 京 (kei), repräsentiert RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) Kobe Port Island in Kobe, Hyogo Prefecture. Dritte Etage 50m x 50m 864 Schränke Leistung: PFLOPS Verbrauch: KW Anwendungen Earth Science nanoscience engineering nanoscience physics Athmosphaeric models, Sismic waves plane wave expansion flow analysys based on simulations molecular dynamics calculation Lattice QCD simulation Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
23 Beispiel: Deep Blue Supercomputer Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
24 Beispiel: Deep Blue Supercomputer Deep Thought 1989 Vorgänger von Deep Blue Carnegie Mellon University später IBM Kasparov gewinnt leicht Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
25 Beispiel: Deep Blue Supercomputer Deep Blue 1996 evaluiert 100 million Positionen pro Sekunde Kasparov gewinnt 4 2 Deep Thought 1989 Vorgänger von Deep Blue Carnegie Mellon University später IBM Kasparov gewinnt leicht Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
26 Beispiel: Deep Blue Supercomputer Deep Blue 1996 evaluiert 100 million Positionen pro Sekunde Kasparov gewinnt 4 2 Deep Blue 1997 Deep Thought 1989 Vorgänger von Deep Blue Carnegie Mellon University später IBM Kasparov gewinnt leicht IBM RS/6000 SP Thin P2SC 30 Knoten mit 120 MHz P2SC CPU 480 special VLSI Schach IC OS: AIX, Programm in C evaluiert 200 million Positionen pro Sekunde 259. schnellster Supercomputer Top500, June GFLOPS Kasparov verliert 3 2 Image Deep Blue: CC-BY James the photographer Image Kasparov: Copyright 2007, S.M.S.I., Inc. - Owen Williams, The Kasparov Agency. Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
27 Thank you for listening Christian Külker Open Source Projects: - Skolelinux.de/ Debian Edu - CipUX christian.kuelker@cipworx.org Occupation: HPC Project Manager Partnership Program Coordinator Eurotech - ETH Lab - Business Unit HPC Two different license options for the presentation without pictures: GNU General Public License - GNU GPL - version 2 or GNU Free Document License - GNU FDL - with no invariant sections, version 1.3; License for pictures: see footnote under the picture. Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
28 Vokabeln - 単 語 キュー Queue ジョブ Job スケジューラ Scheduler フロップス FLOPS: Floating point operations per second 浮 動 小 数 点 数 演 算 ふどうしょうすうてんすう えんざん FLOP 演 算 えんざん Operation 分 子 動 力 学 計 算 ぶんし どうりょくがく けいさん Molekulardynamikberechnung 平 面 波 展 開 へいめんは てんかい Einfache Wellen Expansion 格 子 量 子 色 力 学 こうし りょうしいろりきがく Gittereichfeldtheorie Christian Külker (ETH Lab) Supercomputer Einführung München / 14
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