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Parallelrechner weisen den Weg

Wettlauf der Supercomputer

16. August 2016, 14:56 Uhr | Von Erich Bonnert

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Der größte Prozessor

Der neue Prozessor Xeon Phi (Bild 2) besteht aus über 8 Milliarden Transistoren. Der Chip ist der größte, der je von Intel produziert wurde. Die genauen Dimensionen gibt die Firma noch nicht bekannt, aber er soll selbst die mit rund 700 mm² bislang größten Prozessoren von Nvidia übertreffen. Der Baustein wird in Intels FinFET-Prozess mit einer Strukturbreite von 14 nm hergestellt. Die Taktfrequenzen reichen von 1,3 bis 1,5 GHz. Für ein 64-Core-Modell gibt Intel für die langsamere Taktung dabei eine Leistungsaufnahme von 215 W an. Ein 72-Core-System nimmt im 1,5-GHz-Takt etwa 245 W auf. Auch die von Intel angegebene theoretische Rechenleistung von 3 TeraFlops für Berechnungen mit doppelter Genauigkeit und 6 TeraFlops für einfache Genauigkeit werden bisher von keiner CPU oder Grafikkarte erreicht. Die Fachwelt ist daher äußerst gespannt auf Ergebnisse unter realen Einsatzbedingungen. In Testläufen mit synthetischen Benchmarks hat Xeon Phi jedoch schon die ersten Rekorde erzielt. Im standardisierten Benchmark „SPECFP_rate_2006base“ überholt der Xeon Phi 7250 den bisherigen Spitzenreiter für Gleitkommaoperationen – SPARC T7-1 – mit 842 zu 801 Punkten.

Radikaler Neuanfang

Die SPARC-Architektur ist ein Relikt aus den guten Zeiten des Unix-Server-Herstellers Sun Microsystems und nun Eigentum von Software-Spezialist Oracle. Seit langem ist ihr das japanische Unternehmen Fujitsu treu. Der IT-Konzern entwickelt nicht nur Datenbank- und ERP-Server auf SPARC-Basis, auch der japanische Supercomputer „K“ rechnet mit den SPARC64-VIIIfx-Chips aus Kalifornien. Vor fünf Jahren wurde K als schnellster Rechner der Welt eingeführt und ist heute noch auf Platz 5 der Weltrangliste. Noch vor zwei Jahren hatte der Konzern verlauten lassen, der SPARC Xlfx sei für das Nachfolgemodell von K die CPU der Wahl. In Frankfurt kündigten die Japaner nun aber einen radikalen Neuanfang an: Fujitsu wird erstmals einen Hochleistungsrechner mit ARM-Architektur bauen. Jetzt plant das japanische Unternehmen für das kommende System „Post-K“ ARMs 64-Bit Prozessor zu verwenden. K ist ein Konstrukt aus über 700.000 SPARC-Kernen, die gemeinsam gut 10 Petaflops erreichen und dabei rund 12 MW Leistung aufnehmen. Diese Kapazität reicht dem Betreiber – Japans Forschungsinstitut Riken – längst nicht mehr. Bis 2020 soll eine neue Vielkern-Architektur mit der hundertfachen Leistung her: Bis zu 1 Exaflop wird gebraucht, um Klima- und Wetterberechnungen, aber auch Simulationen für die Biotechnologie und Fertigungsindustrie zu übernehmen, sagte Yutaka Mitsutaki, Projektleiter für Japans Supercomputer-Flaggschiff bei Riken. Die Stromaufnahme soll dabei zwischen 30 und 40 MW liegen. Mit Details war Mitsutaki allerdings sparsam. Gemeinsam mit ARM arbeiten die Forscher an spezifischen Erweiterungen der Befehlsarchitektur des v8-Prozessors, um ihn für die Parallelprogramme in mathematischen Berechnungen zu optimieren. Weitere Einzelheiten will Fujitsu jedoch erst bei der im August stattfindenden Hotchips-Konferenz in Kalifornien verraten. Mehrere Hersteller entwickeln bereits ARM-basierte Server-Chips, darunter AMD, Broadcom, Cavium und Marvell. Anfang des Jahres kündigte auch Qualcomm einen ARM-Prozessor zum Einsatz in großen Rechenzentren an. Auf die Leistungscharakteristiken, insbesondere die Leistungsaufnahme von Fujitsus ARM-Superrechner sind die Entwickler daher gespannt.