Supercomputer

Die Wasserkühlung des schnellsten Rechners der Welt

Auf der Fachkonferenz ISC'11 in Hamburg stellt Fujitsu Komponenten des K-Computers aus. Dieser derzeit schnellste Supercomputer wird durch eine ausgeklügelte Wasserkühlung auf Betriebstemperatur gehalten.

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Ein Board des K-Computers mit Wasserkühlern
Ein Board des K-Computers mit Wasserkühlern (Bild: Andreas Sebayang/Golem.de)

Die einzelnen Nodes des K-Computers sind aus Rackeinschüben mit nur einer Höheneinheit aufgebaut. Das ist die Grundlage, um die insgesamt über eine halbe Million Prozessorkerne noch bei vertretbaren Latenzen zu vernetzen. Jeder Einschub enthält vier Sparc-VIII-CPUs mit je acht Kernen.

  • Ein Board des K-Computers misst nur eine Höheneinheit ...  (Bild: Andreas Sebayang)
  • ... und 12 davon werden übereinandergestapelt, denn... (Bild: Andreas Sebayang)
  • ... in der Mitte des Racks sitzen Netzwerk und Stromversorgung. (Bild: Andreas Sebayang)
  • Das gesamte Rack mit je 12 Nodes oben und unten (Bild: Andreas Sebayang)
  • Teil des K-Computers in Kobe (Bild: Riken)
Ein Board des K-Computers misst nur eine Höheneinheit ... (Bild: Andreas Sebayang)
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Von den üblicherweise rund 40 Höheneinheiten eines Racks nutzt Fujitsu nur 24 für die Nodes, sie sind oben und unten in Einheiten von je 12 Einschüben untergebracht. In der Mitte sitzen Stromversorgung und Netzanbindung, beide Komponenten werden per Luft gekühlt. Mit den 24 Nodes mit je vier Achtkern-CPUs ergeben sich 768 Kerne pro Rack.

Um diese hohe Dichte zu erreichen, muss auch die Wasserkühlung sehr flach gestaltet werden. Für jeden Node gibt es daher einen zentralen Zu- und Ablauf, auf den Bildern als "Water Cooling Module" bezeichnet. Die Pumpen sind für jedes Rack zentral gehalten. Daher sind die Nodes auch leicht gedreht in die Racks gesetzt, um Platz für die Wasserleitungen zu schaffen.

Jede der vier CPUs und auch die vier Vernetzungsmodule besitzen einen eigenen Kupferkühler - nur der Speicher bleibt luftgekühlt. Über die Art der Verschaltung der Prozessorsockel und der Nodes ist noch wenig bekannt, das japanische Forschungszentrum Riken in Kobe, wo der K-Computer steht, bezeichnet es als "Tofu Interconnect". Auch die Tabellen von top500.org verzeichnen für die Vernetzung nur "custom" - es handelt sich also um ein Design, das für diese Maschine entwickelt wurde.

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