Desktop-Supercomputer setzt auf Grafikkarten

Forscher der Universität Antwerpen haben einen Desktop-Supercomputer gebaut, der im wesentlichen auf Gaming-Hardware setzt. Mit nur vier Grafikkarten bietet der Super-PC „FASTRA“ für die tomografische Bildrekonstruktion die gleiche Rechenleistung wie hunderte herkömmliche PCs, so die Wissenschaftler.

Aufwendige Rekonstruktionen dreidimensionaler Bilder, die auf einem herkömmlichen Rechnern mehrere Wochen dauern würden, seien mit FASTRA in wenigen Stunden möglich. Dabei kostet das System unter 4.000 Euro und ist somit ein Billig-Supersystem wie ein PS3-Cluster. „Die Gemeinsamkeit ist, dass beide Ansätze Endverbraucher-Hardware auf eine hochparallele Art nutzen“, bestätigt Joost Batenburg vom Vision Lab der Universität Antwerpen im Gespräch mit pressetext.

„Wir haben versucht, ein möglichst kompaktes System zu schaffen“, beschreibt Batenburg. In einem etwas geräumigeren Gaming-Tower-Gehäuse vereint der Super-PC vier Grafikkarten zu je zwei Grafikprozessoren (GPUs) vom Typ MSI 9800GX2 – ein anlässlich der CeBIT 2008 vorgestelltes High-End-Modell. Die FASTRA-Konfiguration mit acht GPUs lässt aber nicht nur Gamer-Herzen höher schlagen, sondern stellt ihre 3D-Grafikpower in den Dienst der Wissenschaft.

Die Berechnungen, um per Tomografie hochdetaillierte dreidimensionale Bilder aus Röntgenaufnahmen zu rekonstruieren, können mit geeigneter Programmierung hochparallel durchgeführt werden und die GPUs sind dafür optimal geeignet. Daher kann das FASTRA-System mit seinen vier Grafikkarten die Berechnungen für die Tomografie ebenso schnell ausführen, wie es 350 moderne CPU-Rechenkerne könnten – also beispielsweise 175 PCs mit aktuellen Dual-Core-Prozessoren.

Verschiedene Arten der Tomografie und damit die medizinische Anwendung seien nicht die einzig denkbaren Einsatzgebiete des günstigen Desktop-Superrechners. „Jedes wissenschaftliche Problem, das hoch parallelisiert werden kann, läuft auf solch einem System“, meint Batenburg. Als Beispiel nennt er die Auswertung von Satellitendaten zur Fernerkundung. Generell sieht er den Fokus der Arbeit am Vision Lab auf Anwendungen, die für eine breite Öffentlichkeit von Interesse sind. Für kompakte Systeme beispielsweise in der Tomografie in Spitälern sieht der Wissenschaftler die GPUs als sehr gut geeignet. Damit sei der Schwerpunkt etwas anders gelagert als bei Supercomputing-Anwendungen des PS3-Prozessors Cell.

„Cell-Prozessoren sind sehr gut geeignet für Scientific Computing“, betont Batenburg und sieht ihr Einsatzgebiet eher bei größeren Systemen. Diese Einschätzung kommt nicht von ungefähr. Beispielsweise haben hunderttausende PS3-Konsolen Folding@home als größtes Distributed-Computing-Netzwerk in Guiness-Buch der Rekorde gebracht. Bald könnte auch der stärkste einzelne Supercomputer der Welt Cell-Prozessoren nutzen. Der „Roadrunner“ am Los Alamos National Laboratory gilt unter Experten als heißer Kandidat, die nächste Top-500-Supercomputer-Liste anzuführen, die Mitte Juni in Dresden vorgestellt wird – möglicherweise als erster Petaflop-Superrechner der Welt.