In den naturwissenschaftlichen und in den technischen Fachbereichen sind im Rahmen der Forschung und der Lehre umfangreiche wissenschaftliche Berechnungen durchzuführen. Lehrstühle aus den Bereichen Biologie, Chemie, Ingenieurwissenschaften, Mathematik und Physik haben erheblichen Bedarf an wissenschaftlichem Rechnen.

HIPEC Rechnerpyramide
HIPEC Rechnerpyramide

Versorgungspyramide der UDE

Die Versorgung mit Kapazitäten für wissenschaftliches Rechnen orientiert sich an der HIPEC Rechnerpyramide. Der Bedarf der UDE erstreckt sich über alle 4 Ebenen der Rechnerpyramide.

Die Beschreibung des wissenschaftlichen Rechnens an der UDE ist in das IT-Versorgungskonzept der UDE integriert.

Für das wissenschafltliche Rechnen können verschiedene Ressourcen genutzt werden, die im Folgenden analog zur Rechnerpyramide beschrieben werden.

1. Ressourcen der Arbeitsgruppen

Die einzelnen Arbeitsgruppen können Compute-Systeme eigenverantwortlich für Forschung und Lehre in ihrem Bereich betreiben. Die Betreuung und Administration dieser Systeme liegt in diesem Fall vollständig beim Fachbereich bzw. der jeweiligen Arbeitsgruppe.

Im Rahmen des Serverhousing und Serverhosting können die Systeme auch in den beiden zentralen Serverräumen des ZIM aufgestellt werden, um an der vorhandenen technischen und personellen Infrastruktur wie z. B. Klimatisierung, unterbrechungsfreie Stromversorgung oder Betriebspersonal zu partizipieren.

2. Ressourcen der Universität

Das ZIM betreibt derzeit zwei Computesysteme, die gemäß der HIPEC-Rechnerpyramide als System mittlerer Größe fungieren:

  • Linux-Cluster mit gemischten Prozessoren (Xeon, Opteron, Nehalem), Infiniband (720 Cores, ca. 2 TFlops)
    (Kontinuierlicher Ausbau seit 2007)
  • Cray XT6m Supercomputer (4128 x 1.9 GHz, 5.5 TB Hauptspeicher) (Installationsjahr 2010)

Die UDE benötigt ein gemäß der HIPEC-Rechnerpyramide mittlere Systeme. Diese bieten den Anwendern Rechenmöglichkeiten an, die sehr flexibel für kurzfristige Bedarfe, Tests oder eine komplette Nutzung eingesetzt werden können und deshalb besonders für Entwicklungen aber auch für die Produktion gut geeignet sind.

Auf Grund der rasanten technischen Entwicklung ist in einem Abstand von 3 Jahren eine Neuinstallation mit Investitionskosten von ca. 600.000 Euro notwendig, wie sie aktuell (2009) mit der CRAY XT6m realisiert worden ist.

Das ZIM entwickelt gemeinsam mit den Fakultäten die Rahmenbedingungen für den Betrieb der Systeme für das wissenschaftliche Rechnen. Die Erarbeitung und Fortschreibung der Rahmenbedingungen erfolgen in einem Arbeitskreis aus ZIM und Anwendervertretern. Von diesem Arbeitskreis werden auch die Nutzung der Systeme koordiniert und Erfahrungen der Anwender ausgetauscht.

Derzeit sind die folgenden betrieblichen Rahmenbedingungen für Hochleistungsrechner auf der Basis von Standardprozessoren und dem Betriebssystem Linux vorgesehen:

  • Einheitliches Clustermanagement,
  • Batchsystem,
  • Anbindung an das Identitätsmanagement der Hochschule,
  • Bereitstellung und Sicherung von Speicherbereichen,
  • Accounting.

Das ZIM übernimmt den ordnungsgemäßen Betrieb der Geräte. Zu den Aufgaben des ZIM gehört dabei die vollständige Betreuung der Systemtechnik und der systemnahen Anwendungssoftware, z.B. der Compiler üblicher Programmiersprachen. Außerdem unterstützt das ZIM die Fachbereiche bei der Implementation der Anwendungsprogramme.

3. Ressourcenverbund NRW (RV-NRW) und Universitätsallianz Metropole Ruhr (UAMR)

Im Ressourcenverbund NRW werden Computesysteme der gehobenen Leistungsklasse für alle Forschungseinrichtungen in NRW zur Verfügung gestellt und von den Forschern der UDE genutzt. Das ZIM stellt die Einbindung der Anwender aus der Universität in den RV-NRW sicher und unterstützt die Anwender bei der Nutzung der Systeme.

Im Rahmen der UAMR unterstützt die UDE den Aufbau eines Kompetenznetzwerkes Wissenschaftliches Rechnen und nutzt das LIDO-Computecluster der TU Dortmund.

Im Rahmen des RV-NRW werden Ressourcen an der Uni Köln und an der RWTH Aachen genutzt.  Die UDE nutzt Systeme der Stufe 3 der HIPEC-Rechnerpyramide für Bedarfe, die vom Computecluster der UDE nicht gedeckt werden.

4. Bundes-Höchstleistungsrechner

Die Bundeshöchstleistungsrechner stehen Angehörigen der UDE auf Antrag für einzelne Forschungsprojekte zur Verfügung. Die Nutzung dieser Systeme ist nur bei hohem Rechenbedarf möglich, der in entsprechenden Projektanträgen nachgewiesen werden muss. Forscher der UDE nutzen insbesondere den Höchstleistungsrechner des FZ Jülich.