Varmvatten hjälper en supereffektiv superdator att hålla den sval

När det kommer till superdatorer handlar det inte bara om råa hästkrafter. Att hålla locket på energiförbrukningen har blivit en av de största tekniska utmaningarna för att göra biffigare och snabbare superdatorer.

En datorrendering av den nya superdatorn. Kredit: IBM.

Leibniz Supercomputing Center meddelade idag att dess SuperMUC superdator (MUC är flygplatskoden för den närliggande flygplatsen i München), byggd i samarbete med IBM, förbrukar 40 procent mindre energi än en jämförbar maskin. Tricket för att dramatiskt sänka energiförbrukningen är vattenkylning, ett tillvägagångssätt som IBM fortsätter att följa för att packa mer datorkraft i mindre paket.

Datorvattenkylningssystem cirkulerar vatten över aktiva komponenter, såsom processorer och minne, för att transportera bort värme. Ofta måste dessa kylsystem sänka temperaturen på inkommande vatten innan det cirkuleras, enligt Leibniz Supercomputing Center . Men SuperMUC kan arbeta med varmvatten upp till 40°C (över 100°F). Det betyder att det utgående varmvattnet kan kylas med omgivande luft eller genom en värmeväxling, snarare än kompressorkylutrustning.

I Leibniz-installationen kommer vatten som värms upp av superdatorn att cirkuleras till en värmeväxlare och sedan användas för att hålla byggnaden varm under vintertid. Centret uppskattar att det kommer att spara omkring en miljon euro varje år på detta sätt. Trots all sin energieffektivitet är SuperMAC ingen slarv i datoravdelningen: utrustad med mer än 150 000 processorkärnor i 9 400 beräkningsnoder och mer än 300 terabyte RAM, är det den snabbaste superdatorn i Europa med en toppprestanda på tre petaflops, eller 10 000 000 000 000 000 flyttalsoperationer per sekund.

Den grundläggande datorkylningstekniken, kallad Aquasar, kommer från IBM Researchs Zürich-labb. Små rör, kallade mikrokanaler, leder vatten direkt till ytan på serverprocessorer. När vattnet väl har kylts av kan det recirkuleras för att ta bort värme igen.

IBMs x iDataPlex dx360 M4 serverkylsystem. Kredit: IBM.

Arbetet med vattenkylning har pågått i flera år men i ett typiskt datacenter eller superdator styrs temperaturen på servrar och annan utrustning genom att kyla luften passerar över rack. Kylning står för ungefär hälften av energiförbrukningen från dessa stora datorcenter.

En energieffektiv datorarkitektur är viktig för ett miljömedvetet Tyskland, säger Herbert Huber från Leibniz Supercomputing Centre. Tyskland är väldigt grönaktigt så energi- och maktmedvetenhet är en avgörande aspekt, han sa .

Generellt sett blir tekniker för att hantera energiförbrukning och toppeffekt allt viktigare när designers försöker packa in kraftfullare datorer i mindre utrymmen. På grund av sin energieffektiva design är SuperMAC tio gånger mer kompakt och har bättre toppprestanda än en jämförbar luftkyld maskin, enligt Leibniz Supercomputing Centre.

IBM förväntar sig varmvattenkylning central för framtida superdatorer , inklusive tredimensionella chiparkitekturer där flera processorer staplas ovanpå varandra. Forskare arbetar med små rör bara 50 mikron tvärs över inbäddade mellan processorstaplarna, enligt IBM Research . Med vattenkylning förutspår IBM att 2025 skulle en superdator kunna passa in i höljet på en 2012 stationär dator.

Vattenkylningssystemet sitter ovanpå SuperMUC. Kredit: IBM

Dölj