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StartseiteComputer und KommunikationVorstoß in neue Dimensionen21.06.2008

Vorstoß in neue Dimensionen

Supercomputer sind auf dem Weg in eine neue Geschwindigkeitsklasse

<strong>Seit ein paar Tagen hat die kleine, aber feine Gemeinde der Supercomputerexperten ein neues Thema: das Exascale-Computing, also das Rechnen mit bis zu zehn hoch 18 Befehlen in der Sekunde. Die aktuelle Nummer 1 der mächtigsten Zahlenfresser kommt bereits auf ein Tausendstel dieser Zielgröße.</strong>

Von Achim Killer

Forscher haben bereits Computer im Exascale-Bereich im Visier. (AP)
Forscher haben bereits Computer im Exascale-Bereich im Visier. (AP)
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Ein bisschen geht's im Höchstleistungsrechnen zu wie beim Fußball: Nach dem Spiel ist vor dem Spiel. Petascale hat bislang das große Spiel geheißen, das alle in seinen Bann gezogen hat. Rechnen mit bis zu einer Billarde Gleitkomma-Operationen pro Sekunde. Jetzt ist die Schallmauer durchbrochen. Der schnellste Supercomputer schafft sogar ein wenig mehr. Er rechnet mit Cell-Chips. Dr. Oliver Rettig von seinem Entwickler IBM:

"Das ist ein Multicore-Prozessor mit neun einzelnen Prozessor-Kernen. Sie können dort nicht ihre Standardanwendungen drauf laufen lassen, wie Sie es von Ihrem PC gewohnt sind, der sich über die Jahre entwickelt hat, sondern Sie müssen Ihre Software anpassen, damit sie auf dieser Plattform läuft. Aber Sie erhalten dann einen wahnsinnigen Geschwindigkeitsvorteil und schaffen es dann, Problemfelder, an die Sie sich bisher nicht heran getraut haben, mit diesem Supercomputer zu adressieren."

Das neue Spiel heißt Exascale, Rechnen mit bis zu einer Trillion Einzelschritten pro Sekunde. Um die Probleme, die es dabei zu überwinden gilt, drehte sich alles bei der Supercomputer-Konferenz in Dresden. Da ist zunächst einmal die Frage, mit welchen Prozessoren eine solche Leistung erzielt werden könnte. Die Top500 wurde ursprünglich von Computern mit Vektorprozessoren beherrscht, dann von solchen mit Standard-CPUs, heute von Clustern mit Standard-CPUs. Und die Zukunft, die sei embedded und accelerated, sagt Dr. Erich Strohmaier, einer der Autoren der Top500. Embedded Chips stecken heute in allen möglichen Alltagsgeräten und benötigen in der Regel relativ wenig Strom:

"Und die "accelerated", die haben einen konventionellen Rechenkern und haben neben diesem Kern einen spezialisierten Coprozessor, der die numerischen Berechnungen beschleunigen soll."

Davon wiederum würden deutlich mehr Prozessoren oder Prozessorkerne als heute auf einem Chip integriert, sagt Professor Jack Dongarra von der University of Tennessee:

"Stellen Sie sich einen Chip in der Größe eines Fingernagels vor mit 100 Prozessoren darauf, vielleicht sogar mehr. Und dieser Chip wird mit Hunderttausenden von anderen Chips zu einem derart leistungsfähigen System kombiniert."

Rechner mit ganz anderen Dimensionen wären das. Und auch die Probleme, die sie mit sich bringen, hätten ganz andere Dimensionen. Kommerzielle Programme können heute oft 4-Kern-Chips nicht richtig auslasten, weil sie nicht für die Parallelverarbeitung entwickelt worden sind. Supercomputerprogramme hingegen sind es, allerdings meist nur bis zu einem bestimmten Grad.

"Es gibt zwei Arten von Anwendungen, um die wir uns kümmern müssen. Wir können heute einfach noch nicht mehr als eine bestimmte Anzahl von Prozessoren auslasten. Wenn wir so ein Programm auf einem Parallelcomputer installieren, verschwenden wir oft Rechenleistung. Und dann gibt die zweite Art, Programme, die während einiger Verarbeitungsphasen viele Prozessoren benutzen, dann aber wieder eine Zeit lang sequentiell abgearbeitet werden müssen. Unsere Programme sind oft ineffizient, weil sie nicht alle Prozessoren, die da sind, verwenden können."

Und diese Probleme müssen relativ schnell gelöst werden, denn die Leistungssteigerung von Supercomputern und damit die Prozessorzahlen folgen festen zeitlichen Regeln, sagt Professor Hans-Werner Meuer von der Universität Mannheim.

"Das nächste ist ganz klar, der nächste Faktor 1000 sind Exa-Flops-Rechner und nach der Einschätzung der Top500-Autoren erwarten wir elf Jahre später, also nach unserer Projektion also im Jahr 2019. Und wenn Sie wollen, dann noch mal elf Jahre später dann Zeta-Flops. Aber da sollten wir ein bisschen vorsichtig sein."

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