Das Leibniz Rechenzentrum München installiert gegenwärtig einen neuen Supercomputer. Dieser

Supercomputer wird am Ende der Installation, das heißt etwa Ende März, der leistungsfähigste

Rechner in Europa sein. Mit Hilfe dieses neuen Rechners wird es erstmals möglich sein, viele

wissenschaftlich sehr interessante Simulationen durchzuführen. Auch an der Friedrich-Alexander-Universität

benutzen viele der Arbeitsgruppen Hochleistungsrechner in ihrem täglichen Forschungsbetrieb. Etliche dieser

Gruppen zählen auf dem Gebiet des Hochleistungsrechnen weltweit zu den Spitzengruppen. Um Ihnen nun ein

Gefühl bzw. einen Eindruck zu vermitteln, über was wir hier reden, habe ich Ihnen die aktuell fünf

stärksten Hochleistungsrechner der Top 500 aufgeführt. Sie sehen, dass vier der fünf Rechner in den USA

installiert sind und dass all diese Rechner von amerikanischen Firmen, hier Intel, IBM, SGI, gebaut

wurden. Der fünfte Rechner ist an der Universität von Tokyo installiert und wurde von der japanischen

Firma Hitachi erstellt. Die Rangfolge innerhalb dieser Liste wird mit Hilfe des sogenannten Lin-Pack-Benchmarks

beschrieben. Dieser wird hier als R-Max bezeichnet und wird in Gigaflop angegeben. Und der Lin-Pack-Benchmark

können Sie sich sehr einfach ein Anwenderprogramm vorstellen, das ein großes, dicht besetztes

Gleichungssystem, ein lineares Gleichungssystem löst. Die zugehörige Computerleistung bezeichnet

man dann als Lin-Pack-Benchmarkwert. In diesem Fall habe ich es in Einheiten von Gigaflop angegeben.

Was ist nun ein Gigaflop? Ein Flop ist kein Flop. Mit Flops bezeichnet man nun die Floating-Point-Operations

per second oder die Anzahl der Gleitkommeroperationen in einer Sekunde. Dabei versteht man unter einer

Gleitkommeroperation eine Addition, Multiplikation oder Division zweier Zahlen. Selbstverständlich

kann der Wert, die Leistungsfähigkeit der aktuellen Hochleistungsrechner nicht in absoluten Zahlen

angegeben. Typische Werte sind hier Megaflops zum Beispiel. Megaflop steht dabei für eine

Million Gleitkommeroperationen pro Sekunde. Als Vergleichsgröße habe ich Ihnen hier die

Einwohnerzahl einer typischen deutschen Großstadt angegeben, zum Beispiel München. Das heißt,

ein Rechner mit einem Megaflop kann innerhalb einer Sekunde für jeden Einwohner Münchens eine

Rechenoperation durchführen. Gehen wir nun zu wesentlich größeren Rechnern. Deren Leistungsfähigkeit

wird nun in Gigaflop gemessen. Gigaflop steht dabei für eine Milliarde Gleitkommeroperationen

pro Sekunde. Als Vergleichsgröße bietet sich hier die Einwohnerzahl der Erde an. Das heißt,

ein 6 Gigaflop-Rechner kann in einer Sekunde für jeden Erdbewohner eine Rechenoperation ausführen.

Aufgrund des immensen Leistungszuwachs bewegen sich heutige Hochleistungsrechner bereits im

Teraflop-Bereich. Dies ist nochmal ein Faktor 1000 im Vergleich zum Gigaflop. Das heißt,

diese Rechner erzielen eine Rechenleistung von etwa einer Billion Rechenoperationen pro Sekunde.

Nachdem mir die Einwohner ausgegangen sind, möchte ich hier als Vergleichsgröße das

Bruttosozialprodukt der Bundesrepublik Deutschland in D-Mark innerhalb eines Jahres angeben. Um Ihnen

nun zu verdeutlichen, wie die gegenwärtigen Hochleistungsrechner aufgebaut sind und wie

sie es schaffen, diese immensen Leistungen herzustellen, möchte ich die prinzipielle

Arbeitsweise der Hochleistungsrechner mit der Arbeitsweise in einer Automobilfabrik vergleichen.

Hier, das werden Sie später sehen, gibt es sehr viele Analogien. Ich möchte beginnen mit dem

Rechner, der bei Ihnen zu Hause im Arbeitszimmer oder im Büro steht. Das heißt, mit einem

sequenziellen Rechner, der aus einem Prozessor bzw. Arbeiter besteht. Dieser Arbeiter, typischerweise

kann man hier als Beispiel anfügen, ein Intel-Pensium oder die gebräuchlichen PCs. Dieser

Arbeiter hat nun die Aufgabe, eine Anzahl von Autos bzw. eine Anzahl von Rechnungen durchzuführen.

Wir nehmen weiter an, dass um ein Auto zu erstellen, vier gleich große Arbeitsschritte

durchgeführt werden müssen. Im ersten Arbeitsschritt wird das Bodenblech bearbeitet,

zweiten Arbeitsschritt das Fahrgestell eingesetzt, im dritten Arbeitsschritt Motor eingesetzt und im

vierten wird das Auto vervollständigt. Das heißt, Ihr sequenzieller Rechner benötigt zum Herstellen

eines Autos vier Arbeitsschritte. Nun sind Sie sicher nicht mit einem Auto zufrieden oder mit einer

Rechnung, sondern wollen sehr viele ausführen. Das heißt, Ihr armer Rechner muss wieder von vorne

beginnen. Das heißt, er setzt zum zweiten Mal das Bodenblech zusammen, setzt die Karosserie ein,

setzt den Motor ein und hat nach acht Arbeitsschritten das zweite Auto erzeugt. Diese

Vorgehensweise wird zwei Folgen haben. Zum einen wird Ihr Rechner irgendwann müde werden, da die

Rechen- bzw. Arbeitsoperationen für ihn zu viel werden. Die zweite Folge ist, dass Sie ungeduldig