Motivation
High-Performance Computing (HPC) gehört heute in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu den grundlegenden Forschungsmethoden. Höchstleistungsrechner erreichen seit diesem Jahr die Exa-flop-Leistungsklasse (mindestens 1018 Operationen pro Sekunde). Damit Anwendungen die Leistung von Exascale-Systemen effizient ausnutzen können, muss die Skalierbarkeit auf sehr großen und heterogenen Systemen verbessert werden. Eine Vielzahl von Komponenten sind für moderne Höchstleistungsrechner notwendig: vom Prozessor über Datenspeicher und Dateisystem bis zu Software und Algorithmen. Für alle diese Komponenten sind auch neue Technologien und Anpassungen an bestimmte Anwendungen und Schnittstellen notwendig.Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von neuen Methoden für die Verringerung des Datenverkehrs zwischen Rechenknoten mit verteiltem Speicher und der Speicherung in Dateisystemen auf Höchstleistungsrechnern. Hierfür werden mit einem Co-Design-Ansatz Lösungen für die Berechnungen mit variabler Genauigkeit, Datenkomprimierung und neuartigen Datenformaten entwickelt. Diese Lösungen sollen zur Verbesserung von GENE, einem weltweit eingesetzten Programm für die Simulation von Plasmaturbulenzen, genutzt und an diesem validiert werden. Innovationen und Perspektiven
Durch den innovativen Lösungsansatz, die Effizienz und Skalierbarkeit von GENE zu steigern, soll es erstmals möglich sein, turbulente Strömungen innerhalb des kompletten Plasmavolumens für große Fusionsexperimente wie ITER zu berechnen. Dies kann im Erfolgsfall die Fusionsforschung erheblich voranbringen und bedeutende gesellschaftliche Herausforderungen lösen. Zusätzlich verspricht der Open-Source-Ansatz eine hohe Breitenwirkung und Nutzbarkeit der Projektergebnisse.
