Gorąca woda pomaga superwydajnemu superkomputerowi zachować chłód

Jeśli chodzi o superkomputery, nie chodzi tylko o czystą moc. Utrzymanie kontroli nad zużyciem energii stało się jednym z największych wyzwań technicznych związanych z tworzeniem mocniejszych i szybszych superkomputerów.

Rendering komputerowy nowego superkomputera. Źródło: IBM.

Centrum Superkomputerowe Leibniz ogłosiło dzisiaj, że jego superkomputer SuperMUC (MUC to kod lotniska pobliskiego lotniska w Monachium), zbudowany we współpracy z IBM, zużywa o 40 procent mniej energii niż porównywalna maszyna. Sposobem na radykalne obniżenie zużycia energii jest chłodzenie wodą, podejście, które firma IBM kontynuuje, aby pakować większą moc obliczeniową w mniejsze pakiety.

Komputerowe systemy chłodzenia wodą cyrkulują wodę nad aktywnymi komponentami, takimi jak procesory i pamięć, aby odprowadzać ciepło. Często te systemy chłodzenia muszą obniżać temperaturę wpływającej wody, zanim zacznie ona krążyć, zgodnie z Centrum Superkomputerowe Leibniz . Ale SuperMUC może działać z gorącą wodą do 40°C (ponad 100°F). Oznacza to, że wypływająca gorąca woda może być chłodzona powietrzem z otoczenia lub poprzez wymianę ciepła, a nie przez kompresorowe urządzenia chłodzące.

W instalacji Leibniza woda podgrzana przez superkomputer będzie cyrkulowana do wymiennika ciepła, a następnie wykorzystywana do ogrzewania budynku w okresie zimowym. Centrum szacuje, że w ten sposób zaoszczędzi w ten sposób około miliona euro rocznie. Mimo całej swojej energooszczędności SuperMAC nie jest jednak garbem w dziale obliczeniowym: wyposażony w ponad 150 000 rdzeni procesorów w 9400 węzłach obliczeniowych i ponad 300 terabajtów pamięci RAM jest najszybszym superkomputerem w Europie o szczytowej wydajności trzech petaflopów, czyli 10 000 000 000 000 000 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.

Podstawowa technologia chłodzenia komputera, zwana Aquasar, wywodzi się z laboratorium IBM Research w Zurychu. Małe rurki, zwane mikrokanałami, odprowadzają wodę bezpośrednio na powierzchnię procesorów serwerowych. Po ostygnięciu wody można ją zawrócić, aby ponownie usunąć ciepło.

System chłodzenia serwerów IBM x iDataPlex dx360 M4. Źródło: IBM.

Prace nad chłodzeniem wodnym trwają od lat, ale w typowym centrum danych lub superkomputerze temperaturę serwerów i innego sprzętu kontroluje się, przepuszczając chłodne powietrze nad szafami. Chłodzenie odpowiada w przybliżeniu za połowę zużycia energii w tych dużych centrach obliczeniowych.

Energooszczędna architektura obliczeniowa jest ważna dla świadomych ekologicznie Niemiec, mówi Herbert Huber z Centrum Superkomputerowego Leibniz. Niemcy są bardzo zielonkawe, więc świadomość energetyczna i moc jest kluczowym aspektem, powiedział .

Ogólnie rzecz biorąc, techniki zarządzania zużyciem energii i mocą szczytową stają się coraz ważniejsze, ponieważ projektanci starają się umieścić mocniejsze komputery na mniejszych przestrzeniach. Według Centrum Superkomputerowego Leibniz, ze względu na swoją energooszczędną konstrukcję, SuperMAC jest dziesięć razy bardziej kompaktowy i ma lepszą wydajność szczytową niż porównywalna maszyna chłodzona powietrzem.

IBM oczekuje, że chłodzenie gorącą wodą będzie kluczowe dla przyszłych superkomputerów , w tym trójwymiarowe architektury chipowe, w których wiele procesorów jest ułożonych jeden na drugim. Naukowcy pracują nad maleńkimi rurkami o średnicy zaledwie 50 mikronów osadzonymi między stosami procesorów, według IBM Research . IBM przewiduje, że dzięki chłodzeniu wodą do 2025 roku superkomputer zmieści się w obudowie komputera stacjonarnego z 2012 roku.

System chłodzenia wodą znajduje się na górze SuperMUC. Źródło: IBM

ukryć