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 Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

nachricht Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix
18.09.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik