Supercomputer laat kWh-meter op volle toeren draaien
De nodes zijn goed voor een energieverbruik van zo’n 500 kW (kilowatt). “En dat 24 uur per dag, want het systeem staat nooit stil”, zegt Walter Lioen, groepsleider Supercomputing en senior adviseur bij SARA. “Het is de kunst om de machine doorlopend zo vol mogelijk te houden met applicaties. Ik vergelijk het wel met een spelletje Tetris, maar dan op grote schaal. Ook hier is altijd een wachtrij en moet je alle nodes vol aan het werk hebben, anders mis je punten”, aldus Lioen.“Het opgenomen vermogen van de machine fluctueert”, zegt Johan Bootsma van de Facilitaire Dienst van SARA. “We hebben een meting verricht over en periode van twee weken en toen zagen we dat de Huygens tussen 466 en 485 kW vroeg, met enkele kortstondige uitschieters naar boven van respectievelijk 512 en 520kW. Zonder aanvullende gegevens over het rekenwerk kan niets worden gezegd over de verhouding tot het rekengebruik. Energieverbruik is overigens een zeer belangrijk criterium bij de selectie van nieuwe systemen.”Niet alleen de nodes vragen energie, boven op het P6-vermogen komt nog het vermogen dat nodig is voor de randapparatuur van Huygens. Dat zijn storage-, managementsystemen en dergelijke. Met die apparatuur erbij is een vermogen van gemiddeld 585 kilowatt nodig.De vorige nationale supercomputer vroeg een vermogen van circa 375 kW. Dat systeem had een rekenkracht van 14 teraflops (biljoenen bewerkingen met drijvende komma per seconde), de huidige hardware presteert maximaal 60 teraflops. De hoeveelheid rekenvermogen per watt is met het huidige systeem dus meer dan tweeënhalf keer beter dan het vorige systeem.’s Werelds eerste ‘echte’ supercomputer, de Cray-1 uit 1976, had een rekenkracht van ongeveer 160 miljoen bewerkingen met drijvende komma per seconde (160 MFlops). Deze machine verbruikte, zonder koeling en opslag, 115 kilowatt; koeling en opslag meegerekend was dat waarschijnlijk het dubbele. De eerste supercomputer die in 1984 bij SARA werd opgesteld, was een Cyber 205. Dat systeem had een CPU met enkele vector-engine, lopend op 50 MHz. Dat was goed voor een theoretische piek van 100 MFlops. “Overigens bevatte de machine twee vector-engines, alleen was er eentje uitgeschakeld. Pas toen voor die tweede engine betaald werd, bereikte het systeem een piekvermogen van 200 MFlops”, zegt Lioen. De hardware bij SARA werd ten dienste gesteld van de wetenschappelijke wereld. Eerst voor een beperkt aantal universiteiten en in 1991 voor de hele academische wereld. Toen werd ook de benaming ‘nationale supercomputer’ geïntroduceerd. Momenteel is de nationale supercomputer bij SARA goed voor een derde van de totale elektriciteitsrekening. De industrie werkt echter volop aan het zuiniger maken van de hardware, zodat voor het rekenvermogen geen al te grote energieprijs betaald hoeft te worden.De producent van de hardware, IBM, heeft een uitgebreid plan om zijn apparatuur zo groen mogelijk te maken. Dat wil zeggen: zoveel mogelijk rekenkracht tegen zo min mogelijk verbruik van energie. In vergelijking met de snelste supercomputers ter wereld in de Verenigde Staten is de Nederlandse nationale supercomputer maar een klein systeempje. Waar hier wordt gesproken over vermogens van kilowatts, is in de Verenigde Staten veel vaker sprake van megawatts. De grootste supers vragen evenveel energie als een klein stadje.De Blue Gene/P-supercomputer die staat opgesteld bij Argonne National Labs in de Verenigde Staten, heeft luchtgekoelde circuits en een rekenvermogen van 557 teraflops. Dit wordt geleverd door meer dan 160.000 cores, die parallel kunnen werken. Om de energiebehoefte niet al te groot te laten worden, draaien de cores op een verlaagde klokfrequentie van 850 MHz. Dat biedt ten opzichte van supercomputers die ‘full power’ draaien, een energiebesparing van een factor 3 op. Verdere besparingen werden gerealiseerd door zoveel mogelijk functies te integreren op een chip. De noodzaak om interfaceschakelingen te gebruiken (die ook weer energie nodig hebben), vervalt daarmee.“De aanpassingen aan de apparatuur en aan de bijbehorende koelinstallaties zijn gemaakt in samenwerking met IBM”, zegt Peter Beckman, directeur van de Leadership Computing Facility van Argonne Labs. “En momenteel zijn we bezig om een nieuw computercentrum te bouwen waarin een volledige waterkoeling wordt opgenomen. Die zal direct worden aangesloten op de apparatuur, zodat de chips nog sneller en gemakkelijker kunnen worden gekoeld.”Augustus vorig jaar werd de Huygens-supercomputer opgewaardeerd met Power 575-processormodules; op anderhalf maal zoveel energie voeren die bijna drie keer zoveel berekeningen uit.