Motivation
High-Performance Computing (HPC) gehört heute in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu den grundlegenden Forschungsmethoden, zum Beispiel in der Klimamodellierung, in der Astrophysik und in der Biologie. Alle Rechenzentren in Deutschland verbrauchen ca. 3 % des nationalen Stroms. Selbst geringe Energieeinsparungen in Rechenzentren führen zu einer relevanten Einsparung an CO2. Ziel der Förderrichtlinie „GreenHPC“ ist es, durch Verbesserung der Energieeffizienz im High- Performance Computing in der Forschung und auch in kommerziellen Rechenzentren die Innova- tionskraft am Standort Deutschland zu stärken.Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist es, einen energieeffizienten Demonstrator auf Basis eines Prozessors für die Klasse der sogenannten Stencil- und Tensor-Algorithmen (STX) zu entwickeln. Basierend auf einem bereits bestehenden Chipdesign, das für diese Algorithmen optimiert ist, soll die zugrundeliegende Prozessoreinheit, die Stencil Processing Unit (SPU), an den PCIe-Bus gekoppelt werden. Im Vorhaben wird das Prinzip des Co-Designs von Hardware und Software über das Prozessormodul hinaus auf das Printed Circuit Board (PCB) erweitert. Beschleunigung und Energieeffizienz der geplanten PCIe-Steckkarte werden an rechenaufwendigen Simulationsanwendungen getestet. Die Systeme sollen letztlich über etablierte Software-Protokolle von den Anwendern angesprochen werden können.Innovationen und Perspektiven
Die Portierung auf den PCIe-Standard bietet eine hohe Breitenwirksamkeit. Die Vielzahl möglicher Anwendungen ragt aufgrund quelloffener Komponenten weit über den Projekthorizont hinaus und hat das Potenzial für einen energieeffizienten Leistungsschub bei einer Vielzahl von Anwendungen. Die geplante Entwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Endanwendern, Chip- und Board-Entwicklern sowie Rechenzentren. Die neuen Komponenten sollen gegenüber dem Stand der Technik um den Faktor zwei bis zehn effizienter sein.
