Prof Christoph Lehnere (links) und Prof. Tilo Wettig von der Uni Regensburg (Bild: zVg)

Wissenschaftler der Universität Regensburg wollen mithilfe des neuen Fujitsu Supercomputers Prime-HPC FX700 mit ARM-basiertem Fujitsu A64FX-Prozessor den Ursprung des Universums sichtbar machen. Das QPACE4 (QCD Parallel Computing Engine 4) Projekt der Universität will damit völlig neue Einsichten und Erkenntnisse generieren. Der Prime-HPC FX700 nutzt die gleiche A64FX-CPU wie der Supercomputer Fugaku, der erst kürzlich als leistungsstärkster Supercomputer der Welt den ersten Platz in der TOP500-Liste eingenommen hat.

Mit dem QPACE4 Projekt sind die Regensburger Wissenschaftler die ersten Nutzer der neuen Prime-HPC FX700 mit Fujitsu A64FX-CPUs in Europa. Diese CPUs sind kompatibel mit ARMs Armv8.2-A SVE, der aktuellsten Befehlssatzarchitektur für Hochleistungsserver. Sie sind zudem besonders energieeffizient.

Die Universität nutzt die Technik für anspruchsvolle Simulationen der Quantenchromodynamik (QCD). Dabei geht es um ein besseres Verständnis der Elementarteilchen, insbesondere der inneren Struktur von Protonen, im Zusammenhang mit dem Zustand des Universums unmittelbar nach dem Urknall. Auch in der Bioinformatik mit Schwerpunkt Krebsforschung sowie der Immunologie kommt der Superrechner zum Einsatz.

QPACE4 ist, wie bereits der Name verrät, das vierte Projekt im Rahmen des SFB/TRR-55 der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG). Es nutzt die gleiche Prozessorarchitektur wie der Supercomputer Fugaku, den Fujitsu gemeinsam mit dem renommierten Riken Center for Computational Science in Kobe, Japan entwickelt hat.

Über die Spitzenrechenleistung pro Watt hinaus bietet der A64FX-Prozessor auch Scalable Vector Extensions (SVE). Er wurde speziell für Anwendungen im High Performance Computing (HPC) entwickelt und beschleunigt hochkomplexe, datenintensive Rechenvorgänge dadurch, dass er mehrere davon parallel zulässt. Darüber hinaus ist er mit einem sehr schnellen Arbeitsspeicher verbunden (High Bandwidth Memory / HBM2), der für schnelle und komplexe Prozesse nicht weniger wichtig ist. Ein besonderes Merkmal ist dabei, dass die Rechenleistung nicht auf Grafikkarten fusst. Das mache die Programmierarbeit wesentlich leichter, insbesondere im Hinblick auf massive Parallelisierung, die für so genannte 'Grand Challenge'-Anwendungen unerlässlich sei, heisst es.

Die Regensburger Uni und Fujitsu arbeiten beim High Performance Computing schon seit längerem zusammen. Bereits im Jahr 2016 installierten die Universitäten Regensburg und Wuppertal den von Fujitsu gelieferten QPACE3 Supercomputer im Jülich Supercomputing Centre (JSC).