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Rechnen auf Grafikkarten
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Heidelberg
astronews.com
4. November 2008
Dank moderner grafischer Benutzeroberflächen oder
aufwendiger Computerspiele hat sich in den vergangenen Jahren auf so mancher
Grafikkarte eine beträchtliche Rechenleistung angesammelt. In Heidelberg wurde
nun ein auf Grafikarten basierender Rechencluster in Betrieb genommen, der zu
den schnellsten 150 Rechnern der Welt zählt. Simuliert werden sollen hier unter
anderem Sterne und Sternhaufen.
Kugelsternhaufen, hier ein Bild von omega Centauri,
können auf den neuen Grafikkarten-Rechnern
simuliert werden.
Foto: NASA, ESA und das Hubble
Heritage Team (STScI/AURA) / A. Cool (San
Francisco State Univ.) und J. Anderson (STScI) |
Am Institut für Technische Informatik der Universität Heidelberg (ZITI)
ist seit September 2008 Kolob, der erste Grafikkarten-basierende
Rechencluster der Ruprecht-Karls-Universität, in Betrieb. Grafikkarten bieten im
Vergleich zu herkömmlichen Prozessoren, wie sie in PCs verwendet werden, eine
enorme Leistungssteigerung für parallelisierbare Rechenaufgaben.
Eine einzige Grafikkarten kann bis zu 128 Rechenoperationen gleichzeitig
durchführen. Ursprünglich wurden solch leistungsfähige Grafikkarten zur
Beschleunigung der Grafik bei Computerspielen entwickelt. Mittlerweile finden
sie aber immer mehr Einsatz im wissenschaftlichen Bereich, wo höchste
Rechenleistungen erforderlich sind.
Mit einer theoretischen Gesamtleistung von rund 17 Billiarden
Rechenoperationen pro Sekunde befindet sich Kolob unter den schnellsten 150
Rechnern der Welt. Der Kolob-Rechencluster ist ein Gemeinschaftsprojekt
des Zentrums für Astronomie (und hier des Instituts für Theoretische Astrophysik
und des Astronomischen Rechen-Instituts) und des ZITI.
Die Astronomie-Institute werden auf dem Grafikkarten-Cluster ihre numerischen
Simulationen für die Forschung an der Entstehung von Sternen und der dynamischen
Entwicklung von Sternhaufen durchführen. Mit Hilfe des neuen
Grafikkarten-Clusters erwarten sich die Forschergruppen eine erhebliche
Beschleunigung dieser Rechnungen. Vor allem die Berechnung der
Gravitationskraft, die dominierende Kraft in astrophysikalischen Prozessen, kann
auf den Grafikkarten sehr viel effizienter durchgeführt werden.
Der Durchbruch für den Einsatz von Grafikkarten für numerische Simulationen
kam durch die Entwicklung einer allgemein zugänglichen Programmier-Schnittstelle
des Graphikkartenherstellers Nvidia. Zuvor wurden astrophysikalische
Berechnungen auf teuren, selbstentwickelter Hardware, den sogenannten
GRAPE-Karten (GRAPE steht für gravity pipe), durchgeführt.
Die neue Grafikkarten-Technologie wird diese Nischenentwicklung in Zukunft
ablösen. Im Bereich von numerischen Simulationen ist die
Grafikkarten-Technologie noch in einer relativ frühen Entwicklungsphase. Deshalb
werden die Wissenschaftler des ZITI und der astronomischen Institute verstärkt
in Entwicklungen investieren, die eine breite Nutzbarmachung dieser günstigen
Variante von Supercomputern ermöglichen.
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