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Japanische Forscher arbeiten an Petaflops-Supercomputer

25.08.2004

Forscher vom japanischen RIKEN (Institut für Physikalische und Chemische Forschung) haben gestern auf der Fachkonferenz Hot Chips in Palo Alto Pläne für einen Life-Sciences-Supercomputer vorgestellt, der in den Petaflops-Leistungsbereich vorstoßen soll. Herzstück des Systems ist der spezialisierte Prozessor "MDGrape 3", der gegenwärtig bei 350 Megahertz Takt eine Leistung von 230 Gigaflops (Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde) erreicht.

Diese CPU wurde dafür entwickelt, zahlreiche ähnliche Berechnungen auf eine relativ geringe Datenmenge anzuwenden - typisch für Life Sciences und Bio/Nanotechnologie. Der Chip besitzt dazu beispielsweise 20 Pipelines (üblich bei herkömmlichen "Allzweckprozessoren" sind eine oder zwei) und eine für Parallelisierung optimierte Architektur.

Das MDGrape-Projekt wurde bereits vor 15 Jahren initiiert, seinerzeit noch mit Forschungsschwerpunkt Astrophysik. Später kamen Life Sciences und Molekulardynamik als Anwendungsgebiete hinzu. Aktuelle Rechner arbeiten mit dem MDGrape 2, der mit 100 Megahertz taktet und 16 Gflops schafft. Systeme mit dem MDGrape 3 ("Protein Explorer") sollen um das Jahr 2007 herum im Rahmen des Projekts "Protein 3000" zur Charakterisierung von 3000 Proteinen eingesetzt werden.

Das geplante Petaflops-System wird jeweils zwölf Prozessoren auf einem Board verwenden, von denen wiederum zwei in einen 2U hohen Rackmount-Server passen. Die CPUs sind über einen 81 Bit breiten Bus miteinander verbunden, die Boards sitzen in PCI-Express-Steckplätzen. Insgesamt soll die Maschine aus 512 Boards mit zusammen 6144 MDGrape-3-Chips bestehen, die in 32 Boxen auf 19-Zoll-Sockeln untergebracht sind.

Für den MDGrape 3 spricht zum einen sein exzellentes Preis-Leistungs-Verhältnis - ein Gigaflops gibt es da für 15 Dollar, während die gleiche Leistung beim Pentium 4 rund 400 Dollar, den Chips im "Blue Gene/L" von IBM etwa 640 Dollar und in NECs Vektorrechner "Earth Simulator" sogar um die 4000 Dollar kostet. Außerdem genehmigt sich der MDGrape 3 nur 14 Watt oder 0,1 Watt pro Gigaflops. Der Pentium 4 mit 3 Gigahertz braucht 14 Watt pro Gigaflops, die Prozessoren im Blue Gene und Earth Simulator 6 und 128 Watt pro Gigaflops.

Unabhängig von dem Spezialrechner arbeiten an der Universität Tokyo Forscher an einem General-Purpose-Prozessor mit 1 Teraflops Leistung (= eine Billion Rechenoperationen pro Sekunde). IBM und die University of Texas versuchen sich an einem ähnlichen Projekt. (tc)