Seit einem Jahr unterstützen Wissenschaftler*innen von CASUS, dem Center for Advanced Systems Understanding am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), den Aufbau des weltweit größten geplanten Exascale-Computers Frontier. Die Zusammenarbeit mit der University of Delaware trägt nun erste Früchte: Die Forscher*innen testeten ihre Simulationssoftware PIConGPU erfolgreich auf einer der weltschnellsten Grafikkarten für Hochleistungsrechner – der erst kürzlich erschienen MI100 des US-amerikanischen Unternehmens AMD.
Vor allem für den Bereich der Plasma- und Laserphysik haben die Teams von HZDR und CASUS mit PIConGPU eine extrem vielseitige Simulationssoftware konzipiert. PIConGPU ist die Abkürzung von Particle-In-Cell on Graphics Processing Unit und lässt sich mit Teilchen-Gitter-Verfahren auf Grafikprozessoren übersetzen. Der Code soll etwa bei der Entwicklung zukunftsorientierter Teilchenbeschleuniger für die Strahlentherapie von Krebs, in der Hochenergiephysik oder in der Forschung mit Photonen zum Einsatz kommen. Damit der Simulationscode auf unterschiedlichen Hardware-Typen läuft, ohne ständig angepasst werden zu müssen, verwenden die Forscher*innen alpaka.
Diese Programmbibliothek, die bei CASUS derzeit für Exascale-Anwendungen weiterentwickelt wird, ermöglicht es, Software nur einmal zu schreiben und anschließend auf unterschiedlichsten Hardware-Systemen effizient auszuführen. alpaka wurde bereits auf anderen Supercomputern erfolgreich angewandt, beispielsweise dem Summit von IBM, dem derzeit leistungsfähigsten Hochleistungsrechner in den USA, aber auch dem Taurus des Zentrums für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen der TU Dresden sowie dem HZDR-System Hemera.
Einer der zentralen nächsten Schritte sei es nun, PIConGPU an das zukünftige US-amerikanische Exascale-System Frontier anzupassen. Der CASUS-Wissenschaftler Jan Stephan arbeite daher an einer Konfiguration von alpaka auf Hardware der nächsten Generation: „Konkret wollen wir damit künftig insbesondere Grafikprozessoren und programmierbare Logik-Schaltkreise von Firmen wie zum Beispiel AMD, Intel und oder Xilinx nutzen können“, fasst der Informatiker das nächste unmittelbare Ziel ins Auge.