17/10/2014 - EXA2GREEN-Projekt - Herausforderungen für die Zukunft

Menéame

Die Geschwindigkeit von Berechnung auf der Exaskala Es ist praktisch unbarmherzig, es bietet die Möglichkeit, revolutionäre Fortschritte in Bereichen wie Energie, nationale Sicherheit, Umwelt und Wirtschaft zu erzielen und könnte eine Antwort auf grundlegende wissenschaftliche Fragen geben.

Die Supercomputer der Zukunft, Computer in der Exa-Skala, sind Maschinen, die in der Lage sein werden, mindestens 1.018 Berechnungen pro Sekunde ausführen. Um diese Leistung zu erreichen, müssen mehrere komplexe Herausforderungen wie die Energieverbraucha.

Europäische Beteiligung

EXA2GREEN, die aus EU-Mitteln finanziert wird, wird von einem interdisziplinären Forschungsteam verwaltet, das sich aus Forschern aus Deutschland, der Schweiz und Spanien zusammensetzt.

Dieses Projekt ist Teil des ProgrammsFET (Future and Emerging Technologies) Proactive Initiative: Minimising Energy Consumption of Computing to the Limit Houten (Proaktive Initiative FET [künftige und neue Technologien]: Minimierung des Energieverbrauches der Computing).

Mit dieser Arbeit sollen Lösungen durch die Entwicklung eines Computing-Paradigmas und einer Computing Methodologie, die sich der Bedeutung des Energieaspekts bewusst und völlig neu für die Computing in der Exa-Skala.

Ziele des Projekts

 Das internationale Arbeitsteam widmet sich drei grundlegenden Aktivitäten, wobei die erste die Entwicklung von Werkzeugen ist, mit denen Messung der Leistung und des Energieverbrauchs der BerechnungenZweitens: Beliebte Computer-Kernel analysieren und effiziente Algorithmen erzeugens aus energiepolitischer Sicht; und schließlich Optimierung eines Klimamodells die eine enorme Arbeitsbelastung erfordert, um den Energieverbrauch von Klimasimulationen erheblich zu senken.

EXA2GREEN verwendet in der Lösung dieses dritten Ziels das Modell der Wettervorhersage COSMO-ART als Beispiel für eine intensive Simulation, deren Energieprofil noch lange nicht optimal ist.

Erste Ergebnisse und Prognosen

Das Team hat bereits zwei Drittel der für das Projekt vorgesehenen Zeit genutzt und große Fortschritte erzielt. So wurde beispielsweise ein Instrument entwickelt, mit dem die Leistung und die Energieableitungsfähigkeit wissenschaftlicher Anwendungen in parallelen Systemen analysiert werden können. Diese Arbeit wird es Wissenschaftlern und Technikern ermöglichen, Quellen von Energieineffizienzen zu ermitteln und den Anwendungskodex zu optimieren. Die Teammitglieder produzierten außerdem genaue Modelle für die Charakterisierung und Vorhersage von Zeit, Kapazität und Energie mehrerer elementarer Rechenkerne und untersuchten den Energiefußabdruck und das Leistungsprofil von COSMO-ART auf verschiedenen HPC-Plattformen.

Der Professor Vincent Heuveline, Koordinator von EXA2GREEN und Mitglied der Universität Heidelberg, hat sich auf die Bedeutung der Zusammenarbeit für die Errungenschaften des Projekts ausgewirkt. In seinen eigenen Worten: ● Das multidisziplinäre Konsortium unseres Projekts vereint Mitglieder aus den Bereichen Hochleistungs-Computing (HPC), Informatik, Mathematik, Physik und Technik. Die Partner stellen ihre spezifischen Fähigkeiten zur Zusammenarbeit bei der Behandlung von Fragen von wissenschaftlichem Interesse bereit.

Der Weg von EXA2GREEN war kein Rosenweg, wie Professor Heuveline erklärte: "Die zeitgenössischen Computerarchitekturen der großen HPC-Systeme verbrauchen enorme Energiemengen. Es kann sehr schwierig sein, jeden Energiesenken auf diesen Plattformen zu inspizieren und zu entlarven. Um den Energieverbrauch von Anwendungen besser zu verstehen, bedienen wir uns zwei Arten von Energiemessgeräten, externen und internen Energiemessgeräten und sammeln zusätzliche Informationen über Hardwaresensoren. Die Kombination der Daten aus den verschiedenen Messungen liefert einen detaillierten Überblick über den Energieverbrauch der einzelnen Messungen.

Es wird erwartet, dass im letzten Jahr des Projekts eine große Anzahl von Ergebnissen erzielt wird. Einer der Schritte ist die Nutzung der während der ersten Phase des Projekts erworbenen Kenntnisse, um neue Versionen von Algorithmen zu entwickeln, die den Energieverbrauch mehrerer der untersuchten Algorithmen reduzieren. Das Gerät wird als Leistungsmessungsrahmen für die Energieeffizienzbewertung des COSMO-ART-Modellierungssystems herangezogen und, soweit möglich, Techniken zur Verringerung des Energieverbrauchs eingesetzt.

Seit EXA2GREEN wird davon ausgegangen, dass diese Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der modernen Maschinen und zur Erreichung eines wesentlich energieeffizienteren Exa-Skala-Computing leisten wird.

Weitere Informationen:

EXA2GREEN-Projekt

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Informationsdienst der Gemeinschaft für Forschung und Entwicklung

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