Was sind Supercomputer?

Supercomputer sind Hochleistungsrechner die auf eine sehr hohe Verarbeitungsleistung ausgerichtet sind. Sie verfügen über ein Array von Prozessoren, die auf eine gemeinsame Peripherie und einen gemeinsamen Hauptspeicher zugreifen können. Die Aufgaben werden parallel auf mehrere Prozessoren verteilt und anschließend ebenfalls mit hoher Parallelität abgearbeitet. Da das Array dabei aus mehreren tausend Prozessoren bestehen kann, wird damit die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht. Die Rechnerarchitektur eines Supercomputers ist dabei speziell für eine bestimmte Anwendung angepasst, um die höchstmögliche Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen.

In den 1970er wurden die ersten Supercomputer von der Firma Cray (benannt nach dem Unternehmensgründer Seymour Cray) hergestellt. Der erste Supercomputer bekam den Namen Cray-1 und verfügte über 250 MegaFLOPS.

Welche Ziele werden mit Supercomputern verfolgt?

Der Wunsch aufwendige Abbildungen der Realwelt (Simulationen) und immer genauere Vorhersagen und aussagekräftige Gesamtergebnisse zu liefern ist in der Vergangenheit drastisch gewachsen. Hinzu kommt, dass Simulationen immer realitätsnaher werden und die beiläufigen Neben- und Randbedingungen zunehmen. Damit u.a. solche umfangreichen und hochparametrigen numerischen Probleme schnell gelöst werden können und immer mehr komplexere Zusammenhänge mit einbezogen werden können, sind Systeme mit extrem schneller und hoher Rechenleistung erforderlich. Für die Lösungen solcher Problemstellungen kommen Supercomputer zum Einsatz. Typischerweise werden Supercomputer heute in den folgenden Bereichen eingesetzt.

  • In der Klimaforschung zur Wettervorhersage.
  • Für die Auswertung hochauflösender bewegter Bilder in Echtzeit.
  • Für den Einsatz in Verteidigungssystemen als Zentrale Einheit.
  • In der Festkörperphysik.
  • In der Weltraumforschung.
  • Zur Berechnung von Filmsequenzen.
  • In den Bereichen der Simulations- und Crashtechnik.

Wie zu erkennen ist, handelt es sich in den Beispielen um Bereiche, in denen komplexe Systeme oder Teilsysteme untereinander stark verbunden sind. Diese Abhängigkeiten führen dazu, das Veränderungen in einem Teilsystem sich in der Regel auch parallel auf alle weiteren vorhanden Systeme auswirken, was eine hohe Rechenleistungen voraussetzt.