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Graphics Processing Units: Wettbewerbsvorteil für den Mittelstand

Fortsetzung des Artikels von Teil 1.

Lösung und Problem zugleich

Von diesem Trend profitiert nicht etwa der CPU-Prozessor-Marktführer Intel, sondern die beiden Grafikchip- und Kartenhersteller Nvidia und AMD. Beide haben in den letzten vier Quartalen zweistellige Wachstumsraten zu verzeichnen. Nvidia profitiert dabei insbesondere von den hochpreisigen, hochperformanten Profi-Grafikkarten der Tesla-Reihe. Die von Nvidia entwickelte Programmiertechnik CUDA kann insbesondere für Künstliche Intelligenz (z.B. Tensorflow) vorteilhaft genutzt werden. AMD punktet währenddessen im Preis-Leistungsbereich und profitiert damit vor allem von dem Hype der Blockchain-Rechenzentren. Allein für diese Rechenzentren wurden im letzten Jahr über drei Millionen Grafikkarten verkauft. Die Mehrzahl davon waren AMD-Grafikkarten.

Der Boom von mobilen Endgeräten trägt ebenfalls dazu bei, dass der Energiebedarf sowie der Bedarf an leistungsstarken Rechenzentren stark steigen. Schließlich werden Smartphones und Tablets sowohl privat als auch beruflich weiterhin immer beliebter und die Anwendungen immer raffinierter. Da ist dann auch schnell der interne Chip an seiner Leistungsgrenze und die Akkukapazität limitiert. Immer mehr App-Entwickler koppeln ihre App an leistungsstarke Rechenzentren, um Berechnungen auszulagern. Allerdings dürfte nur den wenigsten Anwendern bewusst sein, dass die Nutzung von Apps und Cloud-Services dann einen hohen Stromverbrauch in den entsprechenden Rechenzentren zur Folge hat. Das führt dazu, dass ein beruflich genutztes Tablet im Rechenzentrum durchschnittlich fünf Mal so viel Stromverbrauch verursacht, wie es selbst benötigt.

Kurzum: Grafik-Prozessoren und somit leistungsstärkere Rechenzentren stehen vor einem Wachstumsschub, um den sich wandelnden Anforderungen an IT-Infrastrukturen gerecht zu werden. Damit einher gehen jedoch auch eine höhere Leistungsdichte in Rechenzentren und natürlich auch ein deutlich erhöhter Stromverbrauch mit der entsprechenden Belastung für die Umwelt durch erhöhten CO2-Ausstoss. Dies kann auch die anhaltende Weiterentwicklung und Verbesserung der Chiparchitekturen nicht kompensieren. Umso wichtiger ist es, die installierten Kapazitäten beispielsweise durch Virtualisierung und Cloud-Lösungen möglichst effizient zu nutzen sowie stromsparenden Code und Algorithmen zu verwenden – und Strom aus regenerativen Quellen. Im Sinne des Umweltschutzes, aber auch der Wirtschaftlichkeit, ist es notwendig, verantwortungsvoll zu handeln. Möglich ist dies durchaus.

Zudem wird der verbrauchte Strom in Abwärme umgewandelt und muss typischer-weise wieder energiehungrig weggekühlt werden. In jüngster Zeit wurden jedoch immer mehr Technologien entwickelt, um diese Wärme sinnvoll einzusetzen. Schließlich lässt sich die Wärme, die durch den Einsatz von Grafik-Prozessoren in Rechenzentren entsteht, nutzen, anstatt dass sie einfach nur zum Fenster herausgeblasen wird. Dies lässt sich beispielsweise mit einer Heißwasserkühlung der CPU und GPU erzielen oder durch den Einsatz intelligent geplanter Wärmepumpenlösungen.

Eine „grüne Cloud“ ist machbar

Eine bessere CO2-Bilanz kann mit einem modernen Rechenzentrum gleich in dreifacher Weise erzielt werden. Durch die Nutzung innovativer Lösungen, die die Abwärme nutzen, muss weniger Heizwärme erzeugt werden. Gleichzeitig wird durch das nicht mehr länger benötigte Kühlsystem weniger Strom benötigt. Durch die Verwendung von Ökostrom wird die Umwelt ebenfalls geschont.

Im Vergleich zu einem durchschnittlichen herkömmlichen Rechenzentrum benötigt man mit modernen Varianten 44 Prozent weniger Strom. Wären sämtliche Rechenzentren in Deutschland auf dem neusten Stand der Technologie, ließe sich jährlich ein 600-MW-Kohlekraftwerk einsparen – oder dieses dazu nutzen, um alle Bewohner einer Stadt mit knapp drei Millionen Einwohnern mit Strom zu versorgen. Wären alle deutschen Rechenzentren bereits vor vier Jahren mit der neusten Technologie ausgerüstet gewesen, hätte man 7,5 Millionen Tonnen CO pro Jahr eingespart. Eine Million Fußballfelder voller Bäume.

Diese Beispiele zeigen, dass der enorm steigende Bedarf an Rechenzentren nicht zwangsläufig negative Konsequenzen hat. Unternehmen, die ihre IT-Systeme ohnehin alle paar Jahre auf den aktuellen Stand bringen müssen, sollten ihre IT-Infrastruktur den sich wandelnden Anforderungen entsprechend modernisieren. Dabei können sie den eigenen Geldbeutel schonen und gleichzeitig ihren Beitrag zum intelligenten Umweltschutz sowohl auf Seiten der Server als auch bei ihren Industrieprozessen leisten.

Jens Struckmeier ist CTO und Gründer von Cloud&Heat Technologies