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China möchte zurück an die Spitze der Liste der Supercomputer und baut dazu derzeit am Tianhe-2, zu deutsch Milchstraße 2. Bereits in der aktuellen Ausbaustufe erreicht er 30,65 PFLOPS und rechnet damit fast doppelt so schnell, wie der bisherige Spitzenreiter Titan vom Oak Ridge National Laboratory, der auf 17,59 PFLOPS kommt. Während dieser mit Hilfe von 18.688 NVIDIA-Tesla-K20-GPUs sowie der gleichen Anzahl an AMD Opteron Prozessoren mit jeweils 16 Kernen auf seine Rechenleistung kommt, sind es bei Tianhe-2 insgesamt 32.000 Intel Prozessoren auf Basis von "Ivy-Bridge-E" mit jeweils 12 Kernen und 48.000 Intel Xeon Phi 31S1P mit jeweils 57 Kernen. Insgesamt kommen wir also auf 3,12 Millionen Kerne für alle Knoten.
[figure image=images/stories/newsbilder/aschilling/2013/Tianhe-2-1.jpg]Tianhe-2 Supercomputer[/figure]
Jeder Knoten besteht aus zwei "Ivy Bridge E"-Prozessoren und drei Intel Xeon Phi. Zwei Knoten teilen sich ein Board, pro Frame werden 16 dieser Boards zusammengefasst. Vier Frames bilden wiederum ein Rack und das gesamte System besteht aus 125 Racks. Die 12 CPU-Kerne arbeiten mit 2,2 GHz und jeder CPU stehen 64 GB DDR3-RAM (shared pro Knoten) zur Seite. Die Xeon-Phi-Boards arbeiten mit einem Takt von 1,1 GHz und besitzen zusätzlich 8 GB GGDR5-Speicher.
Die reine Rechenleistung der CPUs und GPUs ist das eine, immer schwieriger aber wird es die einzelnen Knoten, Frames und Racks untereinander zu verbinden. Beim Tianhe-2 wurde eine eigene Netzwerkstruktur mitsamt der dazugehörigen Hardware entworfen: Das "TH Express 2 Interconnect". Die Netzwerk-Prozessoren stammen aus dem Hause Galaxy und sind Sonderanfertigungen. Die ASICs für die Switches werden in 90 nm gefertigt und erreichten Datenraten von 2,56 TBit/Sek. 13 Switches mit jeweils 576 Ports stellen die Verbindung untereinander her. Die einzelnen Netzwerkanbindungen werden ebenfalls über eine Custom-Lösung realisiert. Auch hier kommt ein Chip von Galaxy zum Einsatz, der per PCI-Express angebunden ist und eine Datenrate von 6,36 GB/Sek erreicht. Neben der reinen Bandbreite spielt in größeren Netzwerkstrukturen auch die Latenz eine Rolle. Im "TH Express 2 Interconnect" sollen es über 12.000 Knoten nur 9 µs sein.
[figure image=images/stories/newsbilder/aschilling/2013/Tianhe-2-2.jpg]Tianhe-2 Supercomputer[/figure]
Doch auch die komplexe Netzwerkstruktur ist noch nicht der einzige Faktor, um ein solches System ausreichend mit Daten zu versorgen. Sogenannte Co-Prozessoren kümmern sich z.B. um die Zuteilung der Daten und bereiten diese für die eigentliche Berechnung vor. Auch diese stammen von Galaxy und basieren auf der SparcV9-Architektur mit jeweils 16 Kernen. Insgesamt 4096 der FT-1500-CPUs kommen zum Einsatz und besitzen gemeinsam noch einmal eine Rechenleistung von 144 GFLOPS.
[figure image=images/stories/newsbilder/aschilling/2013/Tianhe-2-3.jpg]Tianhe-2 Supercomputer[/figure]
Die gesamte Speicherkapzität liegt bei 12,4 PB. Mit einem Verbrauch von 17,8 Megawatt ist der Tianhe-2 im Verhältnis zur Rechenleistung nicht sparsamer im Vergleich zu Titan, der auf 9 Megawatt kommt. Nimmt man die Kühlung mit hinzu, liegt der Verbrauch sogar bei 24 Megawatt. Um die Racks zu kühlen wird heruntergekühltes Wasser eingesetzt. Die gesamte Stellfläche für den Tianhe-2 beträgt 720 Quadratmeter.
Der Tianhe wird von der NUDT, der National University for Defense Technology betrieben.