Parallelrechner

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Beim Computer-Chipdesign wurden vor einigen Jahren physikalische Grenzen erreicht über die hinweg eine Erhöhung der Taktfrequenz, welche letztlich die Rechengeschwindigkeit eines Prozessors bestimmt, nicht weiter möglich ist. Eine verbleibende Strategie für weitere Beschleunigung ist es, Rechnungen auf mehrere gleichzeitig arbeitende Recheneinheiten zu verteilen, was als Parallelrechnen (engl. "parallel computing") bezeichnet wird. Parallelrechnen war einst ausschließlich den teuersten Hochleistungsrechnern der Welt vorbehalten, inzwischen enthält jeder Notebook-Computer zwei oder mehr "Kerne" (engl. "cores"), welche separate, unabhängig voneinander arbeitende Recheneinheiten darstellen.

So einfach das Konzept des parallelen Rechnens erscheinen mag, so ist die Programmierung eines Parallelrechners deutlich anspruchsvoller als die herkömmlicher Computer (abgesehen von sehr speziellen Anwendungen, die sich einfach in viele unabhängige Teilaufgaben zerlegen lassen, was man gerne als "embarrassingly parallel" bezeichnet).

Im Studiengang Angewandte Mathematik an der TU Bergakademie Freiberg wird den Studierenden neben der Vorlesung "Parallel Computing", in der theoretische Kenntnisse vermittelt werden, im "Praktikum wissenschaftliches Rechnen" die Möglichkeit gegeben, mit einem an der Fakultät vorhandenen Parallelrechner erste Programmiererfahrungen zu sammeln. Es handelt sich hierbei um einen Cluster von acht Knoten mit einem Steuerknoten. Jeder dieser Knoten besitzt 16 GB Hauptspeicher und ist mit jeweils zwei Vierkernprozessoren (2 Quad-Core Intel Xeon 5335, 2.0 GHz) ausgestattet. Die Knoten sind untereinander mit einem Infiniband Kommunikationsnetzwerk verbunden, das einen schnellen Datenaustausch zwischen den Knoten ermöglicht. Bei der Programmierung kommen auch speziell für parallele Anwendungen entwickelte Programmierwerkzeuge wie parallele Debugger, Compiler und Profiler zur Anwendung.