C²A²S²E, das Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering des Deutschen Luft und Raumfahrt Zentrums

Ausführliche Referenz

Aufgabe des zu gleichen Teilen von Airbus, dem Land Niedersachsen und des DLR finanzierten C²A²S²E Projektes ist es, Prozesse, Methoden und numerische Rechenverfahren so weit zu entwickeln, dass sie bereits im frühen Entwicklungsstadium von Flugzeugen eine hochgenaue Simulation des gesamten späteren Flugverhaltens ermöglichen. Mit C²A²S²E sollen die technologischen, ökonomischen und ökologischen Risiken des Luftverkehrs, zum Beispiel im Bereich von Lärm und Schadstoffemissionen, entscheidend gesenkt werden, denn die EU fordert bei Verkehrsflugzeugen eine Senkung des Abgasausstoßes um 50 Prozent und des Lärms um 10-20 dB bis 2020. Deshalb wird die Untersuchung von neuen Konzepten für Flugzeuge immer wichtiger. Das im Mai 2007 gestartete Projekt soll der Flugsimulation einen Innovationsschub verleihen. Gesucht wurde über den Partner T-Systems eine Rechner-Plattform, um diese komplizierten numerischen Strömungssimulationen durchführen zu können.

Mit dem Einsatz bei C²A²S²E hat Sun Microsystems den ersten Auftrag in Deutschland für die Installation eines Hochleistungs-Computerclusters für kommerzielle Anwendungen auf Basis der Sun Petascale-Architektur gewonnen. Die Petascale-Architektur wurde bei Sun intern unter dem Namen „Constellation“ entwickelt und erstmalig auf der International Supercomputing Conference in Dresden im Juni 2008 der Öffentlichkeit präsentiert.C²A²S²E investiert 5,2 Millionen Euro in den neuen Superrechner mit einer Leistungsfähigkeit von 46,6 TFlop/s. Die Petascale-Architektur ist die weltweite erste Cluster Architektur, mit der sich Rechenleistungen von über zwei Petaflop/s erreichen lassen. Als Compute-Nodes kommen bei der Petascale Architektur Bladeserver mit SPARC, AMD Opteron oder auch Intel Xeon Prozessoren zum Einsatz, die in Sun Blade 6048 Modular System Chassis betrieben werden. Als Betriebssystemplattform stehen dabei Solaris, Linux oder Windows zur Verfügung. Numerische Simulationen ersetzen immer mehr Experimente in Windkanälen, die sehr kostspielig sind. Schließt man diese Kosten in den Vergleich mit ein, wird sich das Cluster innerhalb kürzester Zeit - die Schätzungen liegen bei Ende 2008 – amortisieren.

Bei dem C²A²S²E-System wird die Kommunikation zwischen den Blades mittels eines Infiniband Netzwerks realisiert. Zentrale Komponente ist der Sun Datacenter Switch 3456, der weltweit einzige Infiniband Switch mit 3456 Ports. Die hohe Packungsdichte im Switch ermöglicht erst den Datendurchsatz bei minimaler Latenz, der für Hochleistungs-Computecluster benötigt wird. Dieser maximale Datendurchsatz lässt die gleichzeitige Berechnung von hochkomplexen Simulationen zu und schafft den entscheidenden Mehrwert für die Wissenschaft. So ermöglicht dieser Hochleistungscomputer die Berechnung von mehreren hochkomplexen Simulationen gleichzeitig.

Der C²A²S²E HPC-Rechner gehört zur Zeit der Einweihung im Mai 2008 zu den 40 leistungsfähigsten HPC-Systemen der Welt. Und das installierte System ist der zweitschnellste industriell genutzte Rechner weltweit, der nicht bei einem Rechnerhersteller installiert ist. Die eingesetzte Petascale-Architektur von Sun Microsystems ist die weltweit erste vollständig blockierungsfreie und äquidistante Systemarchitektur mit der sich im Vollausbau Rechenleistungen von über zwei Petaflop/s (zwei Billiarden Fließkommarechnungen pro Sekunde) erreichen lassen.

2010 sollen die Blades im Rahmen eines vereinbarten Refresh-Programms durch schnellere ersetzt werden. Dr. Alfred Geiger, Leiter des Bereichs Solutions & Innovations Scientific & Technical ICT bei T-Systems Solutions for Research GmbH sagt: „Wir konnten einen besonderen Komplettservice anbieten, der sowohl die Anforderungen industrieller Entwickler mit Fokus auf Design und Optimierung als auch die Anforderungen der öffentlichen Forschung mit den Schwerpunkten Machbarkeit und Verifikation erfüllt. Neben der Berücksichtigung der Anwenderanforderungen gehörte dazu auch die Einbettung des Systems in die Infrastruktur des DLR am Forschungsflughafen in Braunschweig sowie die Anbindung an die unterschiedlichen Sicherheitsarchitekturender Partner Airbus und DLR“.

„Unsere Aufgabe ist es, Infrastruktur herzustellen. Waren das früher noch Straßen und Schienenwege, so gilt das heute für Forschungs- und Bildungseinrichtungen“, erklärte der niedersächsische Wirtschaftsminister Walter Hirche (FDP) im März 2008 bei der Inbetriebnahme des Großcomputers. Jetzt habe das Land europaweit einen Spitzenplatz in der Luftfahrtforschung übernommen.