Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Programmiermodell für zukünftige Supercomputer

10.06.2013
Der Bedarf an noch schnelleren, noch effektiveren aber auch energiesparenden Computerclustern wächst in jeder Branche. Ein neues, asynchrones Programmiermodell liefert einen entscheidenden Baustein, um die nächsten Supercomputer zu realisieren.

High Performance Computing ist eine der Schlüsseltechnologien für zahllose Anwendungen, die für uns mittlerweile selbstverständlich sind. Das reicht von der Google-Suche über die Wettervorhersage und Klimasimulation bis hin zur Bio-Informatik. Stichwort Big Data, auch hier wächst der Bedarf an noch schnelleren, noch effektiveren aber auch energiesparenden Computerclustern.

Die Anzahl der Prozessoren pro System ist dabei mittlerweile im Millionenbereich angekommen und wird zukünftig noch stärker anwachsen als bisher. Weitgehend unverändert geblieben über die letzten 20 Jahre ist das bei Supercomputern verwendete Programmiermodell, das Message Passing Interface – MPI. Es sorgt dafür, dass die Mikroprozessoren in den verteilten Systemen kommunizieren können. Mittlerweile stößt es aber an seine Grenzen.

»Ich hatte eine Berechnungs- und Simulationsaufgabe für seismische Daten zu lösen«, sagt Dr. Carsten Lojewski vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. »Aber mit bisherigen Methoden ging das nicht. Probleme waren mangelnde Skalierbarkeit, die Begrenzung auf eine block-synchrone, zweiseitige Kommunikation und die fehlende Fehlertoleranz. Darum habe ich aus eigenem Interesse heraus angefangen, ein neues Programmiermodell zu entwickeln«. Am Ende dieser Entwicklung stand GPI – das Global Adress Space Programming Interface, das die parallele Architektur von Hochleistungsrechnern maximal effizient nutzt.

Universelle Programierschnittstelle

GPI beruht auf einem komplett neuen Denkansatz: auf einem asynchronen Kommunikationsmodell. Jeder Prozessor kann dabei wahlfrei auf alle Daten direkt zugreifen – egal auf welchem Speicher sie liegen und ohne andere parallel ablaufende Prozesse zu beeinflussen. Gemeinsam mit Rui Machado ebenfalls vom ITWM und Dr. Christian Simmendinger von der T-Systems Solutions for Research erhält Dr. Carsten Lojewski einen der diesjährigen Joseph-von-Fraunhofer-Preise.

Ähnlich wie das Programmiermodell von MPI ist GPI nicht als parallele Programmiersprache entwickelt worden, sondern als parallele Programmierschnittstelle und kann daher universell eingesetzt werden. Der Bedarf für eine solche hochskalierbare, flexible und fehlertolerante Schnittstelle ist groß und wächst, allzumal auch die Anzahl der Prozessoren in den Superrechnern exponentiell ansteigt.

Erste erfolgreiche Beispiele zeigen, wie gut sich GPI umsetzen lässt: »High Performance Computing hat sich mittlerweile zu einem universellen Werkzeug in Wissenschaft und Wirtschaft entwickelt, als festes Element des Designprozesses etwa im Automobil- oder Flugzeugbau«, sagt Dr. Christian Simmendinger. »Beispiel Aerodynamik: Einer der Simulationseckpfeiler im europäischen Aerospace-Umfeld, die Software TAU, wurde in einem Projekt mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR auf die GPI-Plattform portiert. Mit dem Ergebnis, das wir die parallele Effizienz erheblich steigern konnten«.

GPI ist zwar ein Werkzeug für Spezialisten, aber mit dem Potenzial, die algorithmische Entwicklung für leistungsfähige Software zu revolutionieren. Es gilt als Schlüssel, um die nächste Generation von Supercomputern zu ermöglichen – Exascale-Rechner, die 1000mal schneller sind als heutige Großrechner.

Dr.CarstenLojewski | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/juni/programmiermodell-fuer-zukuenftige-supercomputer.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Schnelle Time-to-Market durch standardisierte Datacenter-Container
28.03.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Modellfabrik Industrie 4.0: Forschungs- und Trainingsplattform für Wissenschaft und Wirtschaft
28.03.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten