Multi- and Many-Core Supercomputing
Hochleistungsrechnen (englisch: high-performance computing – HPC) umfasst einen bestimmten Bereich des computergestützten Rechnens, der für die Bearbeitung von Rechenaufgaben große Anforderung an die Rechenleistung und Speicherkapazität stellt. Hierbei spielt vor allem die parallele Verarbeitung von Rechenaufgaben eine wichtige Rolle. Programmierschnittstellen wie beispielsweise MPI erlauben es, Anwendungen für die auf parallele Verarbeitung ausgerichtete Architektur von Hochleistungsrechnern zu entwickeln. Solch optimierte Rechencluster sind auf eine möglichst schnelle Anbindung und extrem kurze Antwortzeiten der jeweiligen Computereinheiten untereinander angewiesen. An dieser Stelle kommen Hochgeschwindigkeitsübertragungstechnologien wie beispielsweise InfiniBand zum Einsatz. Die darauf laufenden Anwendungen unterliegen normalerweise spezifischen Softwareumgebungen und benötigen in der Regel ein Kommunikationsnetz mit geringer Latenz und hoher Bandbreite. Auch kann der Hauptspeicherbedarf sehr hoch sein. Um Wissenschaftler bei der Nutzung von HPC- Ressourcen zu unterstützen, hat das SCC neue fachspezifische Forschung und Servicestrukturen etabliert, die Simulation Laboratories.
Projekte
Hoch-Durchsatz Proteinstrukturvorhersage auf
hybriden und verteilten Höchstleistungsarchitekturen (HPC-5)
Die große Herausforderung der kommenden Jahre, zu deren Lösung dieses von der Baden-Württemberg Stiftung geförderte Projekt einen wesentlichen Beitrag leistet, liegt in der Entwicklung von Hochdurchsatz-Verfahren zur quantitativen Vorhersage der dreidimensionalen Struktur von Proteinen mit nur geringer Sequenzähnlichkeit zu strukturaufgelösten Proteinen. In einer Kooperation zwischen dem SCC und dem Institut für Nanotechnologie (INT) werden neuartige Modelle und Algorithmen mit etablierten Techniken der Bioinformatik kombiniert, um die Struktur großer Proteine von direkter biologischer und pharmazeutischer Relevanz modellieren zu können. Der Einsatz effizienter Algorithmen auf HPC-Architekturen und die Nutzung neuer Prozessorarchitekturen (etwa GPU) kann hier unter Einsatz von Capability Computing bei der Bewältigung bislang ungelöster Probleme im Bereich der Lebenswissenschaften helfen.
Hochleistungsrechnerarchitekturen (MMM@HPC)
In diesem FP7-Projekt bündeln Expertengruppen aus dem Materialforschungsbereich (Code-Entwickler), HPC-Ressourcenanbieter und Anwender aus der Industrie ihre Kompetenzen, um eine integrierte e-Infrastruktur für mehrskalige Modellrechnungen von Materialien (MMM@HPC) zu entwickeln und zur Verfügung zu stellen. Die offene MMM@HPC-Infrastruktur wird die Integration existierender Softwaremodule in adaptierbare Hochleistungsprotokolle und Workflows und gleichzeitig den Einsatz auf verteilten Rechenressourcen ermöglichen. MMM@HPC bringt akademische und industrielle Wissenschaftler aus dem Bereich „Computational Science“ in einer Community zusammen und trägt damit den Bedürfnissen dieser Community Rechnung, indem das Projekt auch mit anderen Europäischen Projekten, wie PRACE, und Organisationen zusammenarbeitet. Koordiniert wird das Projekt vom SCC und vom Institut für Nanotechnologie (INT).
