Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Viele Prozessor-Kerne lähmen Supercomputer

16.01.2009
Ausreichende Speicherbandbreite Schlüssel zum Erfolg

Bei Multi-Core-Prozessoren immer mehr Rechenkerne auf einen einzelnen Chip zu packen, macht Supercomputer nicht unbedingt schneller. Das haben Simulationen des konventionellen Multi-Core-Designs ergeben, die von Sandia, einer für die US-Regierung arbeitenden Lockheed-Martin-Tochter, durchgeführt wurden.

Vielmehr ist es so, dass die Performance bei komplexen Anwendungen durch zu viele Kerne leidet und die Geschwindigkeit von bei 16 und mehr Kernen deutlich sinkt. Das zugrunde liegende Problem ist die begrenzte Bandbreite für den Speicherzugriff. Denn um diese Ressource konkurrieren die einzelnen Rechenkerne letztendlich miteinander. "Diese Simulation bedeutet sicher nicht, dass das Problem grundsätzlich nicht lösbar wäre", betont Thomas Lippert, Leiter des Jülich Supercomputing Centre, im Gespräch mit pressetext.

Die Ergebnisse des Sandia-Teams zeigen zwar, dass vier statt zwei Rechenkerne eine klare Steigerung der Geschwindigkeit bringen. Bereits die nächste Verdoppelung der Zahl bringt nur noch wenig und danach geht es bergab. Mit 16 Kernen sind Berechnungen nur etwa so schnell wie mit zwei und bei noch mehr Rechenkernen sinkt die Performance drastisch. Das liegt den Forschern zufolge daran, dass in einem konventionellen Prozessor alle Rechenkerne Speicher über den gleichen Kanal anfordern. "Das ist, als würden ein, zwei, vier oder acht Personen gleichzeitig mit einem reden und sagen: 'Ich will diese Information.' Sie müssen dann auf die Antwort zu ihrer Anfrage warten", beschreibt James Peery, Direktor von Sandias Computations, Computers, Information and Mathematics Center. Das führt zu Verzögerungen und mit genau diesem Problem kämpfen auch die Multi-Core-Prozessoren.

Aufgekommen sind Multi-Cores, weil immer höher getaktete Einzelkern-Prozessoren durch ihren Strombedarf, steigende Wärmeentwicklung und andere physikalische Effekte an ihre Grenzen gestoßen sind. "Die Chipdesign-Community hat sich nicht für Multi-Cores entschieden, weil sie fehlerfrei sind", sagt Sandia-Mitarbeiter Mike Heroux. Vielmehr habe man keinen besseren Zugang gesehen. Das Multi-Core-Design ermöglicht es, die vielen Transistoren auf Prozessoren immer kleinerer Strukturgrößen auch zu nutzen. Jedoch begrenzt die Kommunikation mit dem Speicher die Leistungsfähigkeit.

Theoretisch ist das von den Sandia-Forschern untersuchte Problem lösbar. "Als Faustregel wäre ein Byte pro Flop und Core Speicherbandbreite eine gute Lösung", erklärt Lippert. Solang das umgesetzt werden könne, wären auch hunderte Rechenkerne kein Problem. Aktuell entsprächen aber nur die Prozessoren für IBMs Blue Gene/P dieser Faustregel. "Wir werden aber mit Nehalem eine wichtige Weiterentwicklung erleben", meint Lippert.

Der Intel-Chip werde immerhin ein halbes Byte pro Flop und Kern Speicherbandbreite bieten und es bestünde die Hoffnung, dass AMD ähnliches leisten könne. "Wir sehen derzeit Speicher-Designs, die eine drastische Verbesserung gegenüber den vor zwölf Monaten verfügbaren darstellen", meint auch Sandias Heroux. Sandia-Simulationen für bestimmte, spezialisierte Prozessor-Designs haben auch ergeben, dass bei diesen Chips die Geschwindigkeit bei acht und mehr Kernen zwar nicht mehr wirklich steigt, aber zumindest auch nicht abfällt.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.sandia.gov
http://www.fz-juelich.de/jsc

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Vom Edge- bis zum Cloud-Datacenter - Rittal zeigt in Monaco innovative Lösungen für Datacenter
29.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

New insights into the ancestors of all complex life

29.05.2017 | Earth Sciences

New photocatalyst speeds up the conversion of carbon dioxide into chemical resources

29.05.2017 | Life Sciences

NASA's SDO sees partial eclipse in space

29.05.2017 | Physics and Astronomy