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Hochleistungsrechner : Überall neue Aufgaben für Supercomputer

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Supercomputer: Der Bedarf an Rechenleistung für Simulation und Modellrechnungen wächst unaufhaltsam Bild: Getty

Ohne aufwendige Computersimulationen ist die Entwicklung neuer Produkte nicht mehr vorstellbar. Deshalb wird der Wettlauf um den Titel des schnellsten Rechners auch von Regierungen und Volkswirtschaftlern genau beobachtet.

          Das Wohl von Volkswirtschaften hängt inzwischen von Supercomputern ab. Der Bedarf an Rechenleistung für Simulation und Modellrechnungen wächst unaufhaltsam. Denn ohne aufwendige Computersimulationen ist die Entwicklung neuer Produkte nicht mehr vorstellbar. Deshalb wird der alljährlich ausgetragene Wettlauf um den Titel des schnellsten Höchstleistungsrechners der Welt auch nicht nur von Supercomputer-Fachleuten mit großer Spannung erwartet, sondern auch von Regierungen und Volkswirtschaftlern genau beobachtet.

          Als schnellster Supercomputer konnte sich in diesem Jahr der japanische K-Computer profilieren, der am Institut für physikalische und chemische Forschung mit Unterstützung des Tokioter Technologieministeriums in einer Rekordzeit von vier Jahren entwickelt wurde. Der am Institut für Computerwissenschaften stehende Höchstleistungsrechner bringt es auf 8,1 Billiarden Rechenoperationen je Sekunde. Die Fachleute nennen eine Billiarde Rechenoperationen in der Sekunde „Petaflops“. 8,1 Petaflops schafft also der japanische Bolide. Im Jahre 2012 soll er es auf 10 Petaflops bringen. Schon in diesem Jahr löst er mit seiner Rechenleistung den Vorjahressieger aus China ab.

          70.000 Prozessoren

          Der chinesische Tianhe 1A konnte aber immerhin den zweiten Platz auf der begehrten Liste belegen, die auf der Internationalen Supercomputerkonferenz in Hamburg vorgestellt worden ist. „Das war ein spannendes Rennen zwischen den beiden“, sagt der Computerwissenschaftler Hans Meuer, der die Konferenz organisierte. Zwei Wochen zuvor hatte nämlich der chinesische Tianhe 1A mit einer Simulation von 110 Millionen Atomen kristallinen Siliziums im Rahmen einer Werkstoffsimulation von sich reden gemacht. Doch bei den Testreihen für die Top-500-Liste schaffte er nicht mehr den ersten Platz.

          Supercomputer in Klimaforschungsdiensten: Der japanische K-Supercomputer mit 672 Racks und fast 70.000 Prozessoren

          Der japanische Supercomputer besteht in der aktuellen Ausbaustufe aus knapp 70.000 Prozessoren, die jeweils acht Prozessorkerne oder sogenannte Rechnerkerne aufweisen. Diese „Multicore“ genannte Technik erlaubt es, Rechenanwendungen von einem speziell dafür konstruierten Prozessorkern durchführen zu lassen.

          Algorithmen für die Turbulenzforschung

          Der Prozessor selbst verwaltet seine Rechnerkerne weitgehend autonom, weist ihnen jeweils eigenen Speicher zu, über den die zu bearbeitenden Daten viel schneller ausgetauscht werden können als bei herkömmlichen Supercomputern. Und der Prozessor sorgt auch selbständig für den Datenaustausch mit anderen Prozessoren, welche die errechneten Daten dann weiter bearbeiten.

          Bei den Anwendungen für die Strömungsmechanik werden die Vorteile dieser Arbeitsweise besonders deutlich. „Das ist ein breites Gebiet geworden, für das sehr leistungsstarke Simulationsalgorithmen auch an den deutschen Hochleistungsrechenzentren entwickelt werden“, sagt Meuer. Die Entwicklung von neuen Automodellen zum Beispiel ist ohne Simulationssoftware für die Strömungsmechanik undenkbar. Inzwischen kommt auch kein Surfbrett auf den Markt, mit dem nicht virtuell simulierte Wellen abgeritten wurden.

          Intensiv diskutiert wurden auf der Hamburger Konferenz Algorithmen für die Turbulenzforschung. „Solche Anwendungspakete tragen erheblich dazu bei, den Klimawandel zu verlangsamen“, sagt Klaus Gottschalk von IBM.

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