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ETH Zürich installiert größten Beowulf-Cluster Europas

502 Prozessoren, 251 GB Hauptspeicher und 266 Gflops

An der ETH Zürich haben das Schweizer Jungunternehmen Dalco AG und die Linux-Spezialisten der SuSE Linux AG den größten Beowulf-Cluster Europas installiert. Hierbei handelt es sich um einen leistungsfähigen, aber preisgünstigen Supercomputer, der aus Standard-Komponenten aufgebaut ist, wie sie für jedermann im Computerfachhandel erhältlich sind. Die ausbaufähige Konfiguration beinhaltet derzeit 502 Prozessoren, 251 GBytes Hauptspeicher, über 2000 GBytes Plattenplatz und schafft damit eine Spitzenleistung von 266 Milliarden Fließkommaoperationen pro Sekunde (Gflops).

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Die Verwendung computergestützter Simulationsmethoden gewinnt in der Forschung zunehmend an Bedeutung. Durch den von Prof. Matthias Troyer vom Institut für theoretische Physik initiierten Beowulf-Cluster, genannt "Asgard", erhalten die Anwender aus den Gebieten Physik, angewandte Mathematik und dem Institut für Polymere eine mehr als zehnfache Erhöhung der Rechenkapazität.

Die erste Ausbaustufe des Beowulf-Clusters, gebaut von den Gebrüdern Dallmann und ihrer Firma Dalco im Dezember 1999, bestand aus 194 Dual-Intel-Server-Platinen mit je zwei Pentium-III-Prozessoren und 1024 MByte Hauptspeicher. Die Hochleistungs-PCs wurden mit einem mehrstufigen Hochgeschwindigkeits-Ethernet verknüpft. Der Einsatz des Open-Source-Betriebssystems Linux, installiert durch Anas Nashif, einem Cluster-Experten der SuSE Linux AG, macht aus diesem PC-Cluster einen leistungsfähigen Supercomputer.

Die Verwendung von Standardkomponenten ermöglicht dabei eine mit herkömmlichen Supercomputern vergleichbare Rechenleistung zu einem wesentlich tieferen Preis, so die Beteiligten. Für viele Anwendungen in der Physik und anderen Gebieten, welche die ultraschnellen und teuren Netzwerkverbindungen üblicher paralleler Supercomputer nicht benötigen, sei diese Architektur eine ideale und kostengünstige Lösung.

Motiviert durch die positiven Erfahrungen und die problemlose Inbetriebnahme, wurde der Cluster im Juni 2000 auf 251 Knoten mit insgesamt 502 Prozessoren ausgebaut.

Vom ersten Tag nach der Installation an konnte der Beowulf-Cluster "Asgard" von den Forschern der ETH mit Erfolg eingesetzt werden. In der Teilchenphysik ermöglicht der Cluster unter anderem die detaillierte Auswertung der Ergebnisse des AMS-Experiments vom Space-Shuttle-Flug STS91 im Juni 1998 und die Optimierung des Experiments für die Installation auf der International Space Station.

In der theoretischen Physik ermöglicht der Cluster die Simulation von Phasenübergängen in Quantensystemen mit bisher unerreichter Genauigkeit. Am Seminar für angewandte Mathematik werden in Zusammenarbeit mit industriellen Partnern neue Methoden zur Simulation von turbulenten Strömungen und zur Berechnung von Transformatoren entwickelt.

Der Cluster steht auch Forschern aus anderen Gebieten zur Verfügung. So werden am Institut für Wissenschaftliches Rechnen der Informatik Simulationsmethoden für die Stadt- und Verkehrsplanung entwickelt. Neben Anwendung in der Forschung dient der Cluster auch bereits der Ausbildung von Studenten in der Programmierung paralleler Supercomputer.


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