Hochleistungsrechner (HPC)

Für numerische Simulationen, aber auch Big-Data-Anwendungen, werden häufig Hochleistungsrechner und Compute-Server benötigt, die leistungsfähiger sind als der eigene PC auf dem Schreibtisch. Das Zentrum für Nationales Hochleistungsrechnen Erlangen (NHR@FAU) betreibt sowohl für Forschende der FAU als auch für nationale Forschungsteams  verschiedene Hochleistungsrechner und Compute-Server, die jeweils für unterschiedliche Anwendungsanforderungen optimiert sind (z. B. serieller Durchsatz, hoher Hauptspeicherbedarf, hohe Parallelität oder GPGPUs). Die wissenschaftlichen Schwerpunkte des Zentrums NHR@FAU sind atomistische Simulationen, Performance Engineering, die Analyse von Programmcodes und Computer-Architekturen, die im HPC-Bereich eingesetzt werden, sowie die Entwicklung von Werkzeugen zu deren Analyse. Einzelheiten zu den aktuellen HPC-Systemen sind auf den entsprechenden Dokumentationsseiten zu finden.

Die meisten HPC-(High Performance Computing)Systeme sind als Cluster von einzelnen Rechenknoten aufgebaut. In den Rechenknoten werden Standardprozessoren von Intel oder AMD genutzt. Die Rechenleistung eines Prozessors ist daher vergleichbar mit der eines PCs; der Hauptspeicher kann jedoch je nach System deutlich höher sein als in einem Standard-PC. Die hohe aggregierte Rechenleistung der hauptsächlich am RRZE beherbergten HPC-Systeme ergibt sich aus der hohen Zahl an Rechenknoten in einem HPC-Cluster und deren ggf. starken Vernetzung. Diese Rechenleistung kann jedoch nur genutzt werden, wenn massiver Durchsatz (z. B. Parameterstudien) oder eine parallele Ausführung (auf einem Distributed-Memory-Cluster) möglich ist.

Alle HPC-Systeme werden im Batch-Modus über ein Queuing-System betrieben, d. h. interaktives Arbeiten mit grafischen Oberflächen von Anwendungen ist nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich. Die Laufzeit eines Einzeljobs ist in der Regel auf 24 Stunden beschränkt.

Das RRZE, und damit auch NHR@FAU, ist Mitglied der Gauß-Allianz. Sofern die vor Ort installierte Rechenleistung nicht ausreicht, unterstützt die HPC-Gruppe ihre Kundinnen und Kunden auch bei der Beantragung von Rechenzeitkontingenten auf den HPC-Systemen des NHR-Verbunds sowie den Tier-1-Systemen des Gauss Centre for Supercomputing (GCS), dem Zusammenschluss der drei nationalen Höchstleistungsrechenzentren in Deutschland, bestehend aus: dem Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in Garching, dem Jülich Supercomputing Centre (JSC) und dem High Performance Computing Center (HLRS) in Stuttgart.

Hochleistungsrechner gelten als Dual-Use-Güter. Die Hochleistungsrechner selbst, aber auch deren Nutzung, unterliegen daher Einschränkungen, die sich aus EU-Recht und aus dem Außenwirtschaftsgesetz (AWG) sowie der Außenwirtschaftsverordnung (AWV) ergeben. Für die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen ist jeder Nutzende selbst und die Projektleitung/auftraggebende Person am Lehrstuhl verantwortlich, da das RRZE weder Einblick in die Daten seiner Nutzerschaft hat, noch Einfluss auf oder Erkenntnisse über Details der durchgeführten Arbeiten hat.

Die Nutzung der Hochleistungsrechner und Compute-Server des NHR@FAU ist auf wissenschaftliche Projekte mit besonderem Rechenbedarf beschränkt. Die HPC-Berechtigung ist stets personen- und einrichtungsbezogen, ggf. zusätzlich projektbezogen.