Christian Jongeneel
Net als bij gewone pc’s en mobieltjes is de technologie van supercomputers na een jaar of vier achterhaald.
In het geval van de vorige nationale supercomputer, Huygens, was ook de jaarlijkse energierekening van 600.000 euro een goede reden om naar iets nieuws uit te kijken: dezelfde rekenkracht verbruikt op de nieuwe machine maar een fractie daarvan aan elektriciteit.
De precieze specificaties van Cartesius mag exploitant SURFsara nog niet vrijgeven, omdat het gaat om processoren die Intel pas in het najaar officieel introduceert. ‘Wij praten voortdurend met alle marktpartijen’, legt Walter Lioen van SURFsara uit. ‘Onder voorwaarde van geheimhouding krijgen we inzicht in de roadmaps die verschillende fabrikanten hebben. Daarom weten we niet alleen wat nu verkrijgbaar is, maar ook wat er in de komende jaren aan zit te komen.’
Die kennis van de aanbieders paart SURFsara aan de behoeften van de academische klanten. In dit geval werd een analyse gemaakt van de meest gebruikte rekenprogramma’s en werden uit gesprekken met grootverbruikers hun behoeften voor de nabije toekomst afgeleid. Dat leidde tot de specificaties waarmee SURFsara het Europese aanbestedingsÂtraject in ging. Bull verwierf uiteindelijk de opdracht.
Een van de grote technische vragen was of Cartesius naast de traditionele processoren (cpu’s) ook grafische processoren (gpu’s) moest bevatten. Gpu’s hebben beperktere mogelijkheden dan cpu’s, maar kunnen wel razendsnel een heleboel berekeningen tegelijk verrichten. Daarom worden ze meer en meer ingezet voor andere dan grafische doeleinden.
Lioen legt uit: ‘Wat betreft de kloksnelheid zitten chips wel zo’n beetje aan de limiet. Om toch aan de wet van Moore te voldoen heeft een processor nu meerdere rekenkernen. Het grote voordeel van gpu’s is dat je honderden kernen in één processor kwijt kunt zonder dat het energieverbruik uit de hand loopt. De grootste supercomputers op basis van cpu’s gebruiken nu al meer dan 10 MW. Het nadeel van gpu’s is dat bestaande software vaak compleet herschreven moet worden, terwijl nog onduidelijk is of de herschreven software op de lange termijn bruikbaar zal blijven.’
Mede vanwege die laatste reden is besloten om Cartesius voorlopig nog niet met gpu’s uit te rusten. Er is wel nadrukkelijk een optie om ze later voor een deel alsnog in te bouwen. In de loop der jaren, als de rekenvraag toeneemt en steeds zuiniger processoren op de markt komen, wordt het apparaat verder uitgebouwd. Fabrikant Bull is niet zozeer de leverancier van een eenmalig apparaat als wel van een hoeveelheid rekenkracht die door de jaren volgens een afgesproken curve zal stijgen.
Mocht blijken dat gpu’s een grote vlucht nemen en dat er ook meer software voor beschikbaar komt, dan willen de Nederlandse superrekenaars uiteraard niet achterblijven.
Overcapaciteit
Op sommige terreinen doet Cartesius bewust een stapje terug. ‘Huygens had gemiddeld een grote hoeveelheid geheugen per processor’, vertelt Lioen. ‘Dat was mooi, maar lang niet al dat geheugen werd gebruikt. Cartesius is meer maatwerk. Sommige processoren hebben nog steeds veel geheugen, de meeste echter minder. De capaciteit om data naar schijfgeheugen weg te schrijven hebben we met een factor vijf teruggebracht, omdat de ervaring leerde dat er overcapaciteit was. Als er toch behoefte aan ontstaat, dan kunnen we deze capaciteit alsnog opvoeren.’
Waar Huygens de eerste nationale supercomputer was die met water gekoeld werd, heeft Cartesius de primeur van koeling met warm water (inlaattemperatuur 30 °C). Dat klinkt paradoxaal, maar het maakt efficiëntere koeling mogelijk. Als een computer koud water nodig heeft, is het niet genoeg om het opgewarmde water naar de koeltorens op het dak te sturen. Bij terugkeer is het water immers alleen in de winter koud genoeg. De rest van tijd is additionele koelapparatuur en energie nodig. Omdat het in Nederland zelden boven de dertig graden is, wordt het koelwater van Cartesius ‘gratis’ afgekoeld tot een temperatuur die acceptabel is voor een nieuwe koelronde.
