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TOP 500

TOP 500. -Die schnellsten Computer der Welt- Christoph Elstermeier Christian Ege. TOP 500. Einführung Hersteller Prozessoren Anwendungen Zukunftsaussichten. Einführung. Seit 1986 Expertentreffen in Mannheim Gründe für Mannheim: Lokale Infrastruktur

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Presentation Transcript

  1. TOP 500 -Die schnellsten Computer der Welt- Christoph Elstermeier Christian Ege

  2. TOP 500 • Einführung • Hersteller • Prozessoren • Anwendungen • Zukunftsaussichten

  3. Einführung • Seit 1986 Expertentreffen in Mannheim • Gründe für Mannheim: • Lokale Infrastruktur • Produkte des einheimischen Winzergewerbes  • Hans Meuer • „Neutrales“ Territorium

  4. EinführungTOP500 • Seit 1993 von Erich Strohmeier & Jack Dongarra • Halbjährlich aktualisiert • Winterausgabe: Supercomputer-Jahrestagung USA • Rangliste leistungsstärkster PC´s • Zuverlässiges Spiegelbild des Marktgeschehens • Überblick jüngste Vergangenheit d. Computer Spitzentechnologie

  5. Einführung • Leistung Nr.1 bestätigt Mooresches Gesetz • Alle 1 ½ Jahre verdoppelt sich die Leistung eines Mikrochips (gegebene Größen- und Leistungsklasse) • Zuwachs pro Jahr für Nr.1 größer als Faktor 1,5874 (= Mooresches Gesetz) • Leistung der Letzten noch schneller! • Mittelfeld holt auf  mehr Wettstreiter als früher  Bei vorderen Plätzen schwieriger voranzukommen als bei unteren

  6. TOP500 – Juli 1993

  7. TOP500 – November 2000

  8. TOP500 – Juli 1993

  9. TOP500 – November 2000

  10. Hersteller • Verschiebung: Generalisten verdrängen Spezialisten • Unternehmen wie Thinking Machines, CDC & Convex Bankrott oder aufgekauft • große Firmen zu größeren Rechnern hingearbeitet: • IBM 144 Installationen (TOP500 Juni 2000); aktuell: 215 Inst. • Knapp dahinter Sun • Hewlett-Packard 5.er (durch Kauf von Convex) • Convex: Anfang 90`er Jahre „Mini-Supercomputer“ hatte 1/3 der Leistung einer Cray – aber nur 1/10 des Preises!

  11. HerstellerSonderfall Cray • 70`er Jahre Seymour Cray: Vektorrechner • Finanzielle Schwierigkeiten – 1996 aufgekauft von Silicon Graphics  1997 wieder ausgeschieden • Jetzt mit Tera zusammen (vielfädige Architektur – multithreaded architecture) 4.er in der Häufigkeitsliste • Hinter SGI (neuer Name von Silicon Graphics)

  12. Prozessoren • Mit Aufstieg der Generalisten: Wechsel der Technologie • Früher: spezielle Mikrochips für Höchstleistungsrechner • Heute: Massenware • Bsp.: ASCI Red (New Mexico) • 9632 Pentium Chips von Intel • Gleiche Anzahl spezieller Chips unbezahlbar: enorme Kosten für geringe Stückzahl • Frage: einfach 1000 Pentiums besorgen & verdrahten? • Ja, aber nicht einfach (in TOP500 4 Eigenbau-Maschinen)

  13. Prozessoren • Große Rechenaufgabe zerlegen – Prozessoren rechnen einsam an Teilaufgabe • Auch möglich: beteiligte Prozessoren in mehreren PC`s über die Welt verteilt – rechnen dann, wenn Besitzer keine Aufgaben hat. • Bsp.: 2 große Primfaktoren einer ca. 150stelligen Zahl versammelte Rechenleistung aller PC`s  vorderer Platz TOP500

  14. Prozessoren • ABER: Suche nach sehr vielen Unbekannten (ca. 100.000) & jede hängt von allen anderen ab? • Im Prinzip aufteilbar, aber beteiligte Chips in Interaktion miteinander • Anzahl Verbindungen wächst quadratisch mit Anzahl Prozessoren  massiv-parallele Systeme = Mehrheit unter TOP500

  15. Prozessoren • Minderheit: älteres Prinzip Vektorrechner • große Menge Rechenarbeit nicht in Einzelteile, sondern ein größerer Prozessor rechnet sehr viel Gleichzeitig (z.B. 1000 Multiplikationen) • Prozessor teuer • Normalerweise mehrere Exemplare in einer Maschine  Parallelrechner aus Vektorrechnern • Japanische Hersteller (Fujitsu, Hitachi, NEC) stark

  16. Anwendungen • Warum Supercomputer? • Seit 2000 erstmals kleine Mehrheit (260) für kommerzielle Zwecke • Richtig großen Anlagen aber vom Staat finanziert • Forschungszentren, Uni`s, Geheimdienste • Bsp.: Bundesregierung auf Platz 356 (80 Prozessoren) • Ersten 4 Plätze von amerik. Energieministerium: • ASCI (accelerated strategic computing initiative) • Ziel: Atomwaffenversuche durch Computersimulation • Energieministerium – Atomwaffenversuche? • Bei Kernwaffenexplosion wird Energie frei 

  17. Anwendungen • Explosion = Paradebeispiel • Es passiert sehr viel sehr schnell • Sehr schnell: viele Zahlen (10 hoch 5 bis 10 hoch 6) beschreiben Zustand des Systems zum Zeitpunkt t • Sehr viel: viele Bilder pro Sekunde • Typische Vorgehensweise aus Filmbild nächstes berechnen (Gleichungssystem), Unbekannte = Zahlen, die neues Filmbild bestimmen Funktioniert nur, wenn zwischen 2 Bildern nichts passiert, was absehbar ist Unbekannte (Bsp. Temperatur) hängt von vielen Faktoren ab: - Temperatur in Umgebung, Druck-, Strömungs-, Strahlungsverhältnisse  Unbekannten verflochten (massiv-parallele Rechner)

  18. Anwendungen • Ähnliche Beispiele: Erdbeben, Fahrzeugkollision (Autohersteller – simulierte Aufpralltests), Erdölindustrie • Verfahren ähnlich bei längerem Zeitraum (Bsp.: Entstehung von Akkretionsscheiben in Doppelsternsystemen) • Hauptsächliche Aufgaben für Supercomputer Aber nicht nur!!

  19. Anwendungen • Bsp.: Deutschland • In Europa meisten Supercomputer • Bundesland Hessen mit den Meisten: • Deutscher Wetterdienst (Offenbach) • Deutsche Telekom (Darmstadt) • Banken (Frankfurt) • Viel Masse an Daten lasten Computer aus Auch weit oben: Investmentbroker-Firma Charles Schwab (Platz 19) - Data Mining? - höherer Aufwand für Börsenkursprognosen?

  20. Zukunftsaussichten • Wird dieser Boom zum Stillstand kommen? Nein (laut Experten): • Technische Möglichkeiten nicht ausgereizt • Keine zu grossen Computer – zu kleine Probleme • Mehr Rechenleistung: aufgreifen schwierigerer Probleme oder Annahmen ersetzen durch realitätsnähere • Ziel teraflops (10 hoch 12 floating point operations per second)  längst erreicht (ASCI) • Jetzt: 3 Zehnerpotenzen weiter (Petaflops) • 1 Millionen Prozessoren : Größe eines Tennisplatzes • Anwender: Projekt „Blue Gene“ • Wie falten sich Ketten von Aminosäuren zu aktionsfähigen Proteinen?

  21. Zukunftsaussichten • Aktuell: • Weiterer Supercomputer für München (Max-Planck-Institut) • 1000 Mikroprozessoren (IBM Power4-Generation) • Größe: ¼ Fußballplatz • 3,8 Teraflops; nur ASCI White schneller (12,3 Teraflops) • Nutzung: hauptsächlich medizinische Forschung • Power4-Generation: Taktfrequenz über 1 Gigahertz • Übertragungsgeschwindigkeit über 100 Gigabit/s  Download von 20 DVD´s pro Sekunde!

  22. Zukunftsaussichten • 20-22 Juni Konferenz in Heidelberg • Bei Interesse: • www.top500.org • www.supercomp.de • www.sc2000.org

  23. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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