Supercomputer: China wird Weltmacht

China hat sich wie erwartet in der aktuellen Liste der Top500 Supercomputer http://www.top500.org mit „Tianhe-1A“ die Spitzenposition gesichert. Auch Rang drei geht mit „Nebulae“ an das Reich der Mitte. Beide Systeme setzen auf eine Hybridarchitektur mit Nvidia-Grafikprozessoren (GPUs) als Beschleuniger. Damit zeigen sie nicht nur einen Architekturtrend, sondern auch die Grenzen des Top500-Vergleichs auf. Denn der Linpack-Benchmark kann nur einen relativ geringen Teil ihrer theoretischen Rechenleistung nutzen.

Insgesamt ist Asien in den aktuellen Top500 auf dem Vormarsch. Auch der vierstärkste Superrechner der Welt, der japanische „Tsubame 2.0“, stammt aus Fernost. China wiederum unterstreicht auch zahlenmäßig den Anspruch einer Supercompter-Weltmacht. Das Land ist nun mit über 40 Systemen im Ranking vertreten. Damit hat es Japan, Frankreich, Deutschland und Großbritannien überflügelt und liegt hinter den USA auf Rang zwei.

Leistungsgrenzen

Tianhe-1A ist ein Supercomputer, dessen Architektur theoretisch eine Spitzenleistung von 4,701 Petaflops (Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde) erlaubt. Diesen Wert erreicht der für die Top500-Liste genutzte Linpack-Benchmark aber nicht annähernd. „Linpack wird für die Nvidia-GPUs natürlich speziell umgeschrieben und optimiert, damit er die Rechenleistung der Tesla-Karten zumindest halbwegs ausnutzen kann“, erklärt Siegfried Benkner, Leiter des Institute of Scientific Computing an der Universität Wien http://www.par.univie.ac.at , gegenüber pressetext. Dennoch weist der Test nur 2,507 Petaflops Rechenleistung aus.

Das reicht zwar immer noch, um den bisherigen Spitzenreiter „Jaguar“, der auf Opteron-CPUs setzt, vom Thron zu stoßen. Doch der Unterschied zwischen theoretischer (2,331 Petaflops) und gemessener Rechenleistung (1,759 Petaflops) ist beim US-System nicht annähernd so groß. Das liegt letztendlich daran, dass eine optimale Nutzung der Hybridsysteme eigens optimierte Programme erfordert. „Bei anderen, nicht so gut für die spezielle GPU-Architektur geeigneten Codes ist es sehr schwierig, eine hohe Effizienz zu bekommen“, erklärt Benkner.

Energiefrage

Dem Experten zufolge ist gerade bei großen komplexen Simulationscodes der erforderliche Optimierungsaufwand für hybride CPU-GPU-Architekturen enorm. „Dennoch scheint dieses hybride Architekturkonzept in Zukunft immer wichtiger zu werden – hauptsächlich wegen des weitaus besseren Flops-pro-Watt-Verhältnis“, sagt Benkner. Der Unterschied in Sachen Energieeffizienz ist bei den Spitzensystemen der Top500 gewaltig. Der zweitplatzierte Jaguar mit seiner CPU-Architektur zieht etwa drei Viertel mehr Leistung als Tianhe-1A und rund 2,7 mal so viel wie der drittplatzierte Nebulae.

Deutschland ist im aktuellen Top500-Ranking bei der Zahl der Systeme mit 26 Supercomputern an Großbritannien vorbeigezogen und damit nun Europa-Spitzeneiter. Allerdings ist Deutschlands stärkster Rechner „JUGENE“ am Forschungszentrum Jülich auf den neunten Platz abgerutscht. Europas leistungsfähigsten Supercomputer hat nun mit „Tera-100“ die französische Atomenergiebehörde CEA http://www.cea.fr .