EECliPs - Energieeffiziente Klimasimulationen auf heterogenen Supercomputern durch Co-Design

Abstract

Computergestützte Klima- und Wetterforschung ist auf leistungsfähige Hochleistungsrechner angewiesen. Mit steigender räumlicher Auflösung und zunehmender Komplexität der verwendeten Erdsystemmodelle wächst zugleich der Bedarf an Rechenleistung und elektrischer Energie. Gleichzeitig entwickelt sich die HPC-Hardware zunehmend von weitgehend homogenen CPU-Systemen hin zu heterogenen Systemen mit unterschiedlichen Prozessor- und Beschleunigerarchitekturen. Die optimale Architektur kann dabei für verschiedene Bestandteile einer komplexen Anwendung unterschiedlich sein. Das Verbundprojekt EECliPs untersuchte daher, wie ein geeignetes Co-Design von HPC-Hardware-Auswahl und Software zu einer energieeffizienteren Ausführung von Klima- und Wettersimulationen beitragen kann. Im Mittelpunkt stand das Wetter- und Klimamodell ICON. Ziel war es, unterschiedliche Komponenten bzw. charakteristische Codesegmente von ICON auf verschiedenen Rechnerarchitekturen hinsichtlich Laufzeit und Energiebedarf zu untersuchen, geeignete Zuordnungen von Softwarekomponenten zu Hardwarearchitekturen zu identifizieren und die heterogene gekoppelte Ausführung zu demonstrieren. Neben der time-to-solution war insbesondere die energy-to-solution ein wesentliches Bewertungskriterium. Das DKRZ übernahm im Verbund die Koordination sowie insbesondere die Integration und Durchführung der Klimasimulationen.