Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen

Das Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (kurz ZIH) ist eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung der Technischen Universität Dresden und verantwortlich für die gesamte universitäre Kommunikationsinfrastruktur. Es betreibt deren zentralen Server und Dienste und ist damit das Universitätsrechenzentrum. Daneben unterstützt es als interdisziplinär ausgerichtetes Zentrum die Fakultäten bei der Bearbeitung von Aufgaben in Forschung und Lehre in allen IT-relevanten Bereichen.

Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)
Kategorie:	Hochschulinstitut
Bestehen:	seit 2005
Mitgliedschaft:	u. a. DFN, ZKI, DINI, ScaDS, GA
Standort der Einrichtung:	Dresden
Leitung:	Wolfgang E. Nagel
Homepage:	http://zih.tu-dresden.de/

Wolfgang E. Nagel ist seit 2005 Direktor des ZIH, er ist außerdem Inhaber der Professur für Rechnerarchitektur an der Fakultät Informatik der TU Dresden.

Aufgaben

Das ZIH erfüllt als zentrale wissenschaftliche Einrichtung Dienstleistungsaufgaben der Datenkommunikation und Informationsverarbeitung für Forschung, Lehre und Verwaltung sowie andere Zentrale Einrichtungen. Zur Stützung dieser Aufgaben führt es eigene Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch. Daneben unterstützt das ZIH als interdisziplinär ausgerichtetes Zentrum die Fakultäten in allen IT-relevanten Bereichen. Als Kompetenzzentrum für High Performance Computing (HPC) mit Zugang für Wissenschaftler aus ganz Sachsen obliegt dem ZIH die Unterstützung des Hochleistungsrechnens regional, national sowie in internationalen Kooperationen. Zusätzlich zu seinem Forschungsprogramm ist das ZIH in die universitäre Lehre eingebunden und bietet neben verschiedenen Vorlesungen ganzjährig Weiterbildungsangebote und Informationsveranstaltungen an.

Struktur

Das ZIH gliedert sich – neben Leitung und Verwaltung – in die Einheiten

• Service Desk
• Prozessmanagement und Controlling (PMC)
• Interdisziplinäre Anwendungsunterstützung und Koordination (IAK)
• Netze und Kommunikationsdienste (NK)
• Zentrale Systeme und Dienste (ZSD)
• Innovative Methoden des Computing (IMC)
• Programmierung und Software-Werkzeuge (PSW)
• Verteiltes und Datenintensives Rechnen (VDR)

Geschichte

Rechentechnik in der DDR

Magnetrommelspeicher des D4a von Nikolaus Joachim Lehmann

Während Anfang der fünfziger Jahre in einzelnen Instituten der TU Darmstadt (Alwin Walther), dem Max-Planck-Institut für Physik und Astrophysik in Göttingen (Heinz Billing und Ludwig Biermann), der TH Dresden (Nikolaus Joachim Lehmann) und der TU München (Hans Piloty und Robert Sauer) mit selbst gebauten Rechenmaschinen experimentiert wurde, begannen bereits Mitte der Dekade mehrere Universitäten mit Planungen zum Erwerb industriell gefertigter Rechenanlagen.

Anfang der sechziger Jahre begann dann die Gründung der Hochschulrechenzentren in der DDR mit der Auslieferung von Rechentechnik an die Hochschulen. Ab der zweiten Hälfte der 1960er Jahre wurden an den mathematischen und elektrotechnischen Fakultäten und Sektionen spezielle Studienrichtungen zur Datenverarbeitung eingerichtet, z. B. unter Bezeichnungen wie Rechentechnik, Rechenelektronik, Informationsverarbeitung oder Kybernetik.

Forschung und Lehre in Rechentechnik und Informationsverarbeitung zählten ebenso zu den Aufgaben der Rechenzentren wie die Planung der weiteren Entwicklung und Ausstattung, der Rechenbetrieb, sowie Unterstützung und Beratung der Nutzer zur Software und allgemeinen und wissenschaftlichen Beratung. Als wesentlich erwiesen sich zudem Schulung und Ausbildung von DV-Fachkräften, da es diese seinerzeit praktisch nicht gab.

Die Gründung des Universitätsrechenzentrums (URZ) der TU Dresden erfolgte 1968.

Vereinigung mit Ingenieurhochschule (1986)

Am 4. Oktober 1986 wurde die Ingenieurhochschule Dresden mit der Technischen Universität Dresden vereinigt, um die Ausbildung von Informatikern in Dresden an einem Standort zu konzentrieren. Die beiden gleichnamigen Sektionen Informationsverarbeitung der zwei beteiligten Hochschulen überführte man in ein neugebildetes Informatik-Zentrum des Hochschulwesens mit Horst Tzschoppe als Direktor an der Spitze. Mit 400 bis 500 immatrikulierten Direkt- und Fernstudenten pro Jahr war dieses Zentrum die größte akademische Ausbildungsstätte für Informatiker in der DDR. Die Ende 1990 daraus hervorgegangene Informatik-Fakultät der TU Dresden nutzte die Räumlichkeiten noch bis 2006, als sie in den Neubau an der Nöthnitzer Straße umzog.

Beschaffung von Hochleistungsrechnern

Zwischen dem SMWK und den sächsischen RZ-Leitern bestand Konsens, dass an den Standorten TU Dresden, Universität Leipzig und TU Chemnitz gemäß den unterschiedlichen Anforderungen Rechner verschiedener Architekturen, verschiedener Hersteller, verschiedener Anwendungsbereiche und unterschiedlicher Leistung beschafft und installiert werden sollten. So hat sich neben dem Landeshochleistungsrechner in Dresden die TU Chemnitz mehr auf Cluster, die Universität Leipzig auf Parallelrechner orientiert. Alle Wissenschaftler der sächsischen Hochschulen können, wenn die Spezifik und Leistungsanforderungen ihrer Forschungsaufgaben über die lokalen Möglichkeiten hinausgehen, diese Rechner nutzen. Beim Zugang zu den Hochleistungsrechnern werden sie durch das eigene Rechenzentrum und die Kompetenzteams vor Ort unterstützt. Durch eine verstärkte Zusammenarbeit der einzelnen Kompetenzteams soll es zur Bildung eines Kompetenzverbundes „Wissenschaftliches Rechnen“ in Sachsen kommen.

Gründung des ZIH (2005)

Im Jahr 2005 wurde das Universitätsrechenzentrum (URZ) mit dem Zentrum für Hochleistungsrechnen (ZHR) zum Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) zusammengelegt. Im Vorwort des Jahresberichts 2005 zur kooperativen DV-Versorgung steht:

„Herr Dr. Heinke, langjähriger Leiter unseres Universitätsrechenzentrums (URZ), ist zum März 2005 in den Ruhestand getreten und damit auch aus den Diensten der Technischen Universität Dresden ausgeschieden. […] Mit seinem Weggang ist – nach intensiver Diskussion in den Gremien – unter der neuen Leitung von Herrn Prof. Dr. Nagel das Universitätsrechenzentrum mit dem Zentrum für Hochleistungsrechnen (ZHR) einvernehmlich zusammengelegt worden und firmiert nun unter dem Namen Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH).“

Schließung des Fakultätsrechenzentrums (2008)

Das ehemalige Fakultätsrechenzentrum (FRZ) erbrachte an der Fakultät Informatik zentrale und verteilte IT-Dienstleistungen für Forschung, Lehre und Studium. Es betrieb die dafür relevanten Server (z. B. Mail-, WWW-, Login-, Datenbank-, Media-, File- und Backup-Server) und war für die Funktion des lokalen Datennetzes sowie für dessen Anbindung an das Campusnetz der TU Dresden verantwortlich. Das FRZ wurde zum 1. Oktober 2008 geschlossen. Die Dienste und Mitarbeiter wurden vom Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) übernommen.

Gründung des Lehmann-Zentrums (2010)

Im Mai 2010 wurde das Lehmann-Zentrum der TU Dresden als Dach für alle Einrichtungen und Institute im Gebiet der Informatik gegründet. Als zentrale wissenschaftliche Einrichtung der TU Dresden soll das Lehmann-Zentrum als Zentrum für „Integrated Engineering“ und Kernbestandteil des DRESDEN-Konzeptes in die Struktur der Technischen Universität Dresden eingebunden sein. Zusammengefasst werden:

• Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)
• ResUbic Lab Dresden
• Institut für Wissenschaftliches Rechnen (IWR)
• Zentrum virtueller Maschinenbau (ZVM)
• Medienzentrum (MZ)
• Center for Advanced Modeling (CAM)

Insgesamt werden mit diesem Zentrum – verbunden mit dem Namen Nikolaus Joachim Lehmann, einem hoch geschätzten Mathematiker und Informatiker, der sein Leben lang an der Technischen Universität Dresden bzw. deren unmittelbaren Vorgängereinrichtung, der Technischen Hochschule Dresden, gewirkt hat – etwa 250 Informatiker unter ein Dach gebracht.

Grundsteinlegung für das Rechenzentrum des Lehmann-Zentrums (2013)

Zeitgleich mit der Installation der zweiten Stufe für den neuen Hochleistungsrechner/Speicherkomplex II (HRSK II) erhielt das im Mai 2010 gegründete Lehmann-Zentrum der TU Dresden ein Rechenzentrum (LZR). Die Grundsteinlegung an der Nöthnitzer Straße fand am 21. Mai 2013 im Beisein des Sächsischen Staatsministers für Finanzen, Professor Dr. Georg Unland, statt. Ende 2014 zog der durch das Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) konzipierte und betriebene neue Supercomputer der TU Dresden in diesen Neubau ein. Mit seiner Kombination aus Rechner- und Speichersystem ist er als Schlüsseltechnologie für die Forschung im Freistaat in IT-Konzept und Zukunftskonzept der TU Dresden eingebunden und wichtiger Bestandteil von DRESDEN-concept. Neben dem HRSK II wird das Rechenzentrum die zentralen IT-Systeme der TU Dresden beherbergen sowie für darüber hinausgehende IT-Basisdienste für weitere sächsische Forschungseinrichtungen offenstehen. Auch die Daten des Universitätsklinikums werden nach Fertigstellung hier gespeichert und verarbeitet. Die Infrastruktur genügt deshalb den höchsten Sicherheits- und Verfügbarkeitsansprüchen. Besonders hervorzuheben ist die sehr hohe Energieeffizienz, die auch dadurch befördert wird, dass die Rechnerabwärme zur Gebäudeheizung nachgenutzt werden kann.

Seit 2020 ist es eines der Zentren des neu gegründeten Verbunds für Nationales Hochleistungsrechnen (NHR).

Hochleistungsrechnen

Mit dem Hochleistungsrechner-/Speicherkomplex (HRSK) – einer speziell zusammengestellten Rechnerarchitektur, angepasst auf die aktuellen Bedürfnisse der Forschung – wurde 2005 ein Grundstein für das enge Miteinander von Datenintensivem Rechnen und High Performance Computing gelegt. Die Rechentechnik dient vor allem zur Forschung an Themen wie Data Analytics, Grid-Computing, Methoden der Programmierung, Optimierungsmethoden und Algorithmen der Mathematik sowie zur Beschreibung biologischer Prozesse.

Mit der Erweiterung des Hochleistungsrechner-/Speicherkomplex (HRSK-II, 2015) – Bull HPC-Cluster Taurus – steht den sächsischen Wissenschaftlern jedweden Geschlechts ein Supercomputer mit etwa 43.000 CPU-Kernen und einer Spitzenleistung von rund 1,6 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde (1,6 PFlops) zur Verfügung. Auf diesem sowie der SGI UV2000 Venus stehen allen Anwendern eine Vielzahl von Anwendungsprogrammen zur Nutzung bereit. Selbstverständlich kann eigen entwickelte Software übersetzt und abgearbeitet werden.

Bull HPC-Cluster (Taurus)

• Für hochparallele HPC-Anwendungen
• ca. 6400 Cores Intel Sandy Bridge und Westmere sowie 34000 Cores Intel Haswell mit unterschiedlicher Hauptspeicherausstattung
• Bullx Linux, Batchsystem Slurm
• Spitzenleistung von rund 1,6 PFlops

SGI UV 2000 (Venus)

• Für speicherintensives Rechnen
• 512 Cores Intel E5-4650L (Sandy Bridge) 2,6 GHz
• 8 TB gemeinsamer Hauptspeicher
• 79 TB Plattenplatz im SAN
• SUSE Linux Enterprise Server 11, Batchsystem LSF
• 10,6 TFlops Spitzenleistung

Gebäude

• Andreas-Pfitzmann-Bau
• Falkenbrunnen
• Rechenzentrum des Lehmann-Zentrums (LZR)
• Trefftz-Bau
• Willers-Bau

Auszeichnungen

2014

• TU Dresden für Rechenzentrumsneubau ausgezeichnet

2013

• Sachsens bester Fachinformatiker hat Ausbildung am ZIH absolviert
• Nominierung als Gordon-Bell-Award Finalist

2012

• Auszeichnung als CUDA Center of Excellence

2009

• Sachsens beste Fachinformatikerin hat Ausbildung am ZIH absolviert

2008

• Gewinner der Cluster-Challenge auf der Supercomputing Conference (gemeinsames Team mit der Indiana University)

2007

• 1. Platz „Bandbreitenwettbewerb“ in Reno, NV, USA, 2007

Mitgliedschaften

• Cray User Group (CUG)
• Deutsche Initiative für Netzwerkinformation e.V. (DINI)
• Evaluierungskommission der Leibniz-Gemeinschaft
• Gauß-Allianz (Das ZIH ist seit 2010 Mitglied der Gauß-Allianz. Dieser Zusammenschluss von 18 Mitgliedern mit 21 HPC-Zentren fördert das Thema „High Performance Computing“ (HPC) auf nationaler Ebene als eigenständige strategische Forschungsaktivität.)
• Internet Society German Chapter e. V.
• Kommission für IT-Infrastructure (KfR) der DFG
• ScaDS Dresden/Leipzig – Competence Center for Scalable Data Services and Solutions
• Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes e. V. (DFN)
• Verwaltungsrat des DFN-Vereins
• Zentren für Kommunikation und Informationsverarbeitung in Lehre und Forschung e. V. (ZKI)

Weblinks

Commons: Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Offizielle Website
• Geschichte der Zusammenarbeit der Rechenzentren in Forschung und Lehre, Wilhelm Held (Hrsg.), Februar 2009