Wie nah wir dem Exascale Computing sind

20.06.2012

Im Rahmen einer Session unter dem Motto "Exascale Computing - where are we?" zogen Experten aus den USA, Frankreich, Japan und Deutschland Bilanz auf der International Supercomputing Conference, die derzeit in Hamburg stattfindet.

Exascale Computing, das wurde in der Diskussion besonders deutlich, ist nicht allein und nicht an erster Stelle ein Hardware-Problem. Die Anzahl der Transistoren auf einem Chip verdoppelt sich  entsprechend Moores Law weiter etwa alle zwei Jahre, aber die Herausforderungen auf vielen weiteren Gebieten sind mindestens ebenso groß. Ob sie zu erfüllen sind, erscheint allerdings weniger sicher.

Das betrifft unter anderem den Stromverbrauch: Experten sind sich einig, dass ein Computer mit einer Rechenleistung von einem Exaflop (10¹⁸ Operationen pro Sekunde), nicht mehr als 20 MW Strom verbrauchen darf. Rechnet man den derzeitigen Verbrauch hoch, landete man aber eher bei 400 MW, was technisch und ökonomisch nicht realisierbar wäre. Ähnliches gilt für den Platzverbrauch, hier gelten 500 Racks als Obergrenze, aber ein Rechner wie Roadrunner, derzeit nur noch die Nummer 19 der Top500, bringt es bereits auf 300 Racks, obwohl er noch um den Faktor 1000 vom Exascale Computing entfernt ist. Weiter geht es um die Zuverlässigkeit: Bei Hunderten Millionen Kernen, Milliarden gleichzeitiger Operationen und 10 bis 100 Petabyte Hauptspeicher werden sich Fehler irgendwo in diesem System im Minuten- wenn nicht Sekundenabstand ereignen und müssen aufgefangen werden. Schließlich muss ein Rechner dieser Größenklasse auch programmierbar bleiben uns seine gewaltige Kapazität effizient einsetzen können. Das erfordert neue Softwarestacks und Programmier-Modelle.

Die Experten waren sich einig, dass ein Bedarf für Exascale Computer existiert. Beispielsweise spart alleine die Öl-Industrie leicht 100 Millionen Dollar, wenn sie dank guter Simulationen nicht an der falschen Stelle bohrt. Ähnliches gilt für die Arzneimittelforschung, Materialforschung, Luft- und Raumfahrt, Klimaforschung, Quantenchemie oder Astronomie. Entsprechend konzentrieren sich wissenschaftliche Initiativen überall auf der Welt auf die Lösung der anstehenden Probleme, in Europa sind das beispielsweise der Partnership For Advanced Computing in Europe (PRACE) oder die Exascale Software Initiative (EESI).

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