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

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Präsentation zum Thema: "TOP 500 -Die schnellsten Computer der Welt- Christoph Elstermeier Christian Ege."—  Präsentation transkript:

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 Einführung Einführung TOP500 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 Hersteller Hersteller Sonderfall 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 ) & 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 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 Juni Konferenz in Heidelberg Bei Interesse: –www.top500.orgwww.top500.org –www.supercomp.dewww.supercomp.de –www.sc2000.org

23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!


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