X13-Server – das Argument für HPC

In diesem und einigen folgenden Artikeln setzen wir uns mit der neuen X13-Produktlinie von Supermicro auseinander. Sie liefert eine besonders leistungsstarke und effiziente Lösung für viele Anwendungsbereiche. Das erreicht sie durch die Verwendung der neuesten Technologien, wie z.B.:

• Intel® Xeon® Scalable Prozessoren der 4. Generation,
• Verschiedene in die CPU integrierte Beschleuniger oder auch
• PCIe 5.0, CXL 1.1, EDSFF-Backplanes und DDR5-Speicher.

In diesem Beitrag legen wir dabei den Fokus auf die Verwendung der X13-Produktlinie im Rahmen von HPC (High-Performance Computing).

Das erwartet Sie:

Hintergrund: Wofür High-Performance Computing verwendet wird

Das High-Performance Computing ist unerlässlich, um einige der größten Herausforderungen in Wissenschaft und Technik zu lösen. Ob es sich um die Modellierung von Wetterphänomenen, die Erforschung neuer Materialien, die Sequenzierung von Genomen, die Berechnung komplexer Finanzmodelle oder die Bereitstellung von Echtzeit-Analytik für große Datenmengen handelt - HPC ermöglicht es Forscher:innen und Unternehmen, die Grenzen dessen, was technisch möglich ist, zu erweitern und schneller als je zuvor Antworten auf wichtige Fragen zu finden.

Die Bereitstellung von HPC-Ressourcen erfordert Hardware, die auf Geschwindigkeit und Leistung optimiert ist. Dazu gehören leistungsstarke Prozessoren, eine hohe Speicherdichte und ultraschnelle Datenübertragungsgeschwindigkeiten, um die Datenbewegung zwischen Speicher und Prozessoren zu beschleunigen. Zudem ist eine effiziente Kühlung notwendig, um die Hardware auf optimaler Leistungsebene zu halten, und eine hohe Netzwerkbandbreite, um die Kommunikation zwischen den Rechnern zu ermöglichen.

In diesem Kontext bietet die Supermicro X13-Server-Reihe für Intel® Xeon® Scalable Prozessoren der 4. Generation dank ihrer hohen Speicherkapazität und -leistung, sowie schnellen Datenübertragungsgeschwindigkeiten eine beeindruckende Plattform für HPC-Anwendungen.

Die wichtigsten Fakten zur Supermicro X13-Produktlinie für Intel® Xeon® Scalable Prozessoren der 4. Generation

• Leistungsstarke Intel® Xeon® Scalable Prozessoren der 4. Generation mit bis zu 60 Kernen (gegenüber 40 Kernen bei der vorherigen Generation) und 350 W TDP pro CPU.
• In die CPU integrierte Beschleuniger:
  • Intel® AMX – für bis zu 8-fache Leistungssteigerung bei Matrix-Multiplikations-Mikrobenchmarks.
  • Intel® DSA – für bis zu 2,5-fache Verbesserung der Datenbewegungsleistung.
  • Intel® Dynamic Load Balancer – verbessert die Systemleistung bei der Verarbeitung von Netzwerkdaten auf Intel® Xeon® Scalable Mehrkernprozessoren.
  • Intel® Quick Assist Technology – für bis zu 98 % Kernarbeitslastkapazität für Verschlüsselung und verwandte Arbeitslasten.
  • Intel® vRAN Boost – reduziert den Stromverbrauch des vRAN um bis zu 20 %.
  • Intel® IAA – für schnellere Abfragen und Ressourcennutzung für eine effizientere Entscheidungsfindung im Unternehmen.
• Schnellere Kommunikation zwischen CPU und anderen Komponenten: durch die Unterstützung für PCIe 5.0 (bis zu 80 Lanes), welcher doppelt so schnell ist wie die vorherige Generation von CPUs mit PCIe 4.0.
• Sehr hohe Energieeffizienz: Verschiedene Produkte der X13-Reihe verwenden verschiedene Kühlsysteme von herkömmlichem (CRAC) über Free-Air- bis zu Liquid-Cooling und erreichen so in Kombination mit optimierter Luftzirkulation, energiesparendem Design und weiteren Features eine PUE (Power Usage Effectiveness) von 1.1 oder sogar 1.05.
• Verbesserte Speicherperformance: dank der Unterstützung für DDR5-4800MHz Speicher (gegenüber max. 3200MHz der 3. Generation).
• Erhöhte adressierbare Speicherkapazität von bis zu 4 TB DRAM pro Sockel.
• Schnellere Kommunikation zwischen CPUs: mehr und schnellere Ultra Path Interconnects mit der neuen Generation der Intel Prozessoren.
• Unterstützung neuster Technologien wie CXL 1.1 und DDR5.

X13-Systeme für High-Performance Computing

High-Performance Computing (HPC) erfordert Systeme, die leistungsfähig, effizient und robust sind, um komplexe Berechnungen schnell und zuverlässig durchzuführen. Die X13-Server-Reihe von Supermicro erfüllt diese Anforderungen und bietet eine Reihe von Vorteilen, die sie ideal für HPC-Anwendungen machen.

Die in der X13-Reihe verwendeten 4. Generation Intel® Xeon® Scalable Prozessoren bieten eine enorme Rechenleistung, die für die schnelle Verarbeitung großer Datenmengen und die Durchführung komplexer Berechnungen, wie sie in HPC-Umgebungen typisch sind, von entscheidender Bedeutung ist. Eine hohe Speicherdichte und Leistung sind ebenfalls von zentraler Bedeutung im HPC-Umfeld. Hier punktet die X13-Reihe mit der neuen, leistungsstärkeren DDR5-Technologie. Zudem ermöglicht die schnellere Kommunikation zwischen CPU und anderen Komponenten durch bis zu 80 PCIe Gen 5 Lanes eine effizientere Datenübertragung innerhalb des Systems. Beides führt zu einer schnelleren und effizienteren Datenverarbeitung, die in HPC-Umgebungen von entscheidender Bedeutung sind.

Der spezielle Formfaktor E1.S, der eine größere Kühloberfläche bietet, unterstützt zudem die effiziente Kühlung der Systeme. Dies ist insbesondere bei HPC-Anwendungen wichtig, bei denen die Systeme häufig unter Volllast laufen und dabei eine große Menge an Wärme erzeugen. Eine effiziente Kühlung sorgt für eine optimale Leistungsfähigkeit der Hardware und verlängert ihre Lebensdauer.

Mit den X13-Systemen von Supermicro sind Unternehmen auf zukünftige Speicherlösungen vorbereitet und bieten eine hohe Skalierbarkeit und Flexibilität, um mit den sich ständig ändernden Anforderungen in HPC-Umgebungen Schritt zu halten.

Welche Produkte der Linie sich besonders für HPC eignen

X13 GPU-Systeme
Diese Systeme können je nach GPU-Formfaktor und Bauform in einem 19"- Rackmountgehäuse bis zu 10x PCIe Dual Slot- oder bis zu 8x HGX™ H100-GPU aufnehmen. Die GPUs sind so konzipiert, dass diese auch effizient und je nach Technologie (HGX: alle GPUs direkt via NVIDIA® NVLINK™ + NVIDIA® NVSwitch™-Technologie; PCIe: NVIDIA® NVLINK™ mit je 2 GPU/GPU-Kommunikation). Auch können die GPU-Systeme den maximalen Speicher von derzeit 8TB RAM 4800MHz ECC DDR5 adressieren.

Mehr Informationen zu dieser Familie finden Sie:
https://www.supermicro.com/datasheet/datasheet_X13_uGPU.pdf
https://www.supermicro.com/datasheet/datasheet_X13_PCIeGPU.pdf

X13 FatTwin-Systeme
Die hochgradig konfigurierbaren FatTwin-Systeme sind explizit für die Bedürfnisse von Datacenter zugeschnitten. Sie sind wartungsfreundlich und durch verbessertes Wärmemanagement mit neuen, optimierten Luftstromdesigns energiesparend und verfügen über maximale Packungsdichte zur optimalen Nutzung der zur Verfügung stehenden Rackressourcen im DC.

Mehr Informationen zu dieser Familie finden Sie:
https://www.supermicro.com/datasheet/datasheet_X13_FatTwin.pdf

X13 SuperBlade-Systeme
Die ressourcenschonenden SuperBlade-Systeme sind besonders für hohe Performance und Dichte bei extremer Energieeffizienz optimiert, um insbesondere die Betriebskosten der Unternehmen zu senken.

Mehr Informationen zu diesen Systemen finden Sie hier:
https://www.supermicro.com/datasheet/datasheet_X13_SuperBlade.pdf

Anwendungsszenario: Klimamodellierung

Ein typisches Anwendungsszenario für High-Performance Computing (HPC) ist die Klimamodellierung. Klimamodelle sind komplexe computergestützte Simulationen, die das Klima auf der Erde darstellen und prognostizieren. Sie werden genutzt, um Klimaveränderungen zu verstehen, zukünftige Klimaentwicklungen vorherzusagen und so Maßnahmen zum Klimaschutz zu informieren.

Warum so viel Rechenleistung benötigt wird
Klimamodelle erfordern die Verarbeitung großer Mengen an Daten und die Durchführung komplexer Berechnungen, um eine Reihe von physischen Prozessen und Wechselwirkungen in der Atmosphäre, in den Ozeanen und an Land darzustellen. Diese Modelle müssen ständig aktualisiert und verfeinert werden, um die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse zu berücksichtigen und immer genauere Vorhersagen zu liefern.

Wie die X13-Systeme helfen können
Hier kommen die Supermicro X13-Server ins Spiel. Dank der leistungsstarken 4. Generation Intel® Xeon® Scalable Prozessoren und der hohen Speicherdichte und -leistung durch DDR5- und PCIe Gen 5-Technologie können die X13-Systeme die enormen Datenmengen und komplexen Berechnungen, die für Klimamodelle erforderlich sind, schnell und effizient verarbeiten.

Darüber hinaus ermöglicht die effiziente Kühlung der Systeme, u. a. durch die EDSFF-Backplanes, dass die Systeme unter hoher Last laufen können, ohne dass es zu Überhitzung kommt. Dies ist besonders wichtig in HPC-Umgebungen, wo die Systeme oft kontinuierlich laufen und eine große Menge an Wärme erzeugen.

Schließlich bietet die X13-Reihe die notwendige Skalierbarkeit und Flexibilität, um mit den sich ständig ändernden Anforderungen der Klimamodellierung Schritt zu halten. Mit der Unterstützung für zukünftige Speicherlösungen können die Systeme problemlos erweitert und an wachsende Datenmengen und zunehmend komplexe Modelle angepasst werden.

Fazit: Effizienz und hochperformante Rechenleistung

In diesem Artikel haben wir die Stärken und Merkmale der Supermicro X13-Server-Reihe untersucht und ihre besondere Eignung für High-Performance Computing (HPC) hervorgehoben. Die Kombination aus hochleistungsfähigen 4. Generation Intel® Xeon® Scalable Prozessoren, DDR5-Speichertechnologie und 80 PCIe Gen 5 Lanes pro CPU ermöglicht eine starke und effiziente Verarbeitung, die für die komplexen und datenintensiven Aufgaben im HPC-Umfeld unerlässlich ist.

Insbesondere haben wir die Bedeutung von effizienter Kühlung hervorgehoben und dabei bspw. den speziellen E1.S Formfaktor betrachtet, der eine größere Kühloberfläche und damit eine verbesserte Wärmeableitung bietet. Dies ermöglicht es den Servern, unter hohen Lastbedingungen zu arbeiten, was oft in HPC-Szenarien vorkommt, ohne dass es zu Überhitzung und Leistungsverlust kommt.

Die hohe Skalierbarkeit und Flexibilität der X13-Server macht sie zu einer zukunftssicheren Wahl für HPC-Anwendungen. Mit der Fähigkeit, mit den sich ständig ändernden und wachsenden Anforderungen in HPC-Umgebungen Schritt zu halten, bieten die X13-Server eine robuste und leistungsstarke Plattform.

Die Auswahl des richtigen Servers für Ihren Anwendungsfall ist eine komplexe Angelegenheit. Für Fragen steht Ihnen daher unser Custom Server Solutions-Team jederzeit gerne zur Verfügung. Gemeinsam finden wir den idealen Server für Ihr jeweiliges Anwendungsszenario mit der gewünschten Leistungs- und/oder Packungsdichte bei geringstmöglichen Stromverbrauchs- und Investitionskosten!

Weitere Informationen zur X13-Produktlinie finden Sie außerdem auf der Webseite von Supermicro.