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Veröffentlicht: 20.02.2017, 14:13 Uhr

Der neue Supercomputer Eine Trillion Rechnungen in der Sekunde

China baut an einem neuen Superrechner. Es wäre der erste Exaflop-Computer der Welt – doch was bedeutet das eigentlich? Eine Erklärung.

von Julian Freitag
© dpa Der Sunway TaihuLight in der chinesischen Stadt Wuxi ist der bisherige Spitzenreiter unter den Supercomputern. Er schafft 93 Billiarden Rechnungen pro Sekunde.

Nicht nur geopolitisch befinden sich China und die Vereinigten Staaten in einem scharfen Wettbewerb – auch wenn es um Supercomputer geht, kämpfen die beiden Großmächte um die Vorreiterrolle. China hat nun eine neue Stufe in diesem „Wettrüsten“ angekündigt: Der erste Rechner, der ein Exaflop pro Sekunde rechnen kann – doch was bedeutet das eigentlich?

Um den Exaflop zu erklären, lohnt es, das Wort in seine beiden Teile zu zerlegen: Exa und Flop.

Wer eine große Zahlen kleiner machen möchte, kann sie durch einen sogenannten Vorsatz abkürzen. Gängige Worte im Alltag sind zum Beispiel Megabyte oder Kilogramm. Das Kilo vor dem Gramm sagt an, dass es sich hierbei um das Tausendfache handelt: Ein Kilogramm sind tausend Gramm. Das gleiche Prinzip gilt auch für das Exa, jedoch handelt es sich um eine weitaus größere Zahl: Möchte man eine Trillion Einheiten – eine Zahl mit 18 Nullen – abkürzen, steht dafür das Kürzel Exa. Ein Exaflop sind also eine Trillion Flops (1.000.000.000.000.000.000).

Die Gleitkommazahl

Das Wort Flop ist eine englische Abkürzung und steht für „Floating Point Operations“, auf Deutsch Gleitkommazahlen-Operationen. Vereinfacht gesagt, kann man damit die Leistung eines Computers messen. Während der Mensch mit Zahlen im Dezimalsystem rechnet, also Zahlen von 0 bis 9, können Computer nur zwei Zustände unterscheiden: An und Aus, mathematisch 1 oder 0. In der Wissenschaft heißt das Binär- oder Dualsystem. Ein Beispiel: Die Zahl 14 wandelt der Computer um in den Binärcode 1110.

Nur so können Prozessoren die Werte verarbeiten. Verwendet man sehr große Zahlen und solche mit Komma, wird die Umwandlung in einen Binärcode komplizierter. Der eigentliche Wert wird dann zerlegt in einen speziellen Ausdruck mit Exponent – das ist die Gleitkommazahl. Der Computer muss mit diesen Werten rechnen können. Eine Addition oder Multiplikation von zwei Gleitkommazahlen bezeichnet man als Flop. Um die Leistung von Supercomputern zu vergleichen, misst man die ausgeführten Rechnungen pro Sekunde und erhält so die Einheit Flops.

Als Anwendung für solche Spitzenrechner sind schier unglaubliche Bereiche denkbar: Sie sollen Erdbeben simulieren oder wie sich Epidemien ausbreiten; so etwas benötigt sehr viel Rechenleistung. Wenn es um die Verbreitung von Epidemien geht, spielen etwa das Wetter, das Gesundheitssystem und die Infrastruktur des Landes eine wichtige Rolle. Alle diese Faktoren variieren und hängen ihrerseits wieder von unzähligen anderen Einflüssen ab, die schlussendlich auch die Vorhersage betreffen. Eine Simulation spielt möglichst viele dieser Möglichkeiten durch – je höher die Rechenleistung, desto genauer die Vorhersage.

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Der erste Digitalrechner auf der Welt war die Zuse Z3. Sie hatte im Jahr 1941 eine Leistung von zwei Flops. Heutige Alltagsrechner liegen normalerweise im Bereich von Gigaflops, schaffen also Milliarden an Rechenaufgaben pro Sekunde. Der derzeit schnellste Supercomputer „Sunway TaihuLight“ ist mit 93 Petaflops ungefähr eine Million Mal stärker als der Rechner zuhause.

Wie viel das ist, zeigt dieser Vergleich: Um eine Stunde Rechenarbeit dieser Maschine zu bewältigen, müsste die gesamte Erdbevölkerung 538 Jahre lang jede Sekunde eine Rechnung in einen Taschenrechner tippen!

Nun möchte China sich noch einmal selbst schlagen. Der angekündigte „Tianhe-3“ würde mehr als die zehnfache Leistung des bisherigen Spitzenreiters bringen. Eine unvorstellbare Zahl, die die Vorhersage der Zukunft noch zuverlässiger machen soll.

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