Nummerische Simulation

GPU-Technologie erobert die Wissenschaft

Am Institut für Technische Informatik der Universität Heidelberg (ZITI) wurde ein grafikkartenbasierender Rechencluster in Betrieb genommen. Mit einer Gesamtleistung von rund 17 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde ist "Kolob" einer der schnellsten 150 Rechner der Welt.

GPUs bieten im Vergleich zu herkömmlichen Prozessoren eine enorme Leistungssteigerung für parallelisierbare Rechenaufgaben. Eine einzige GPU kann bis zu 128 Rechenoperationen gleichzeitig durchführen. Ursprünglich wurden solch leistungsfähige GPUs zur Beschleunigung der Grafik bei Computerspielen entwickelt. Mittlerweile finden sie aber immer mehr Einsatz im wissenschaftlichen Bereich, wo höchste Rechenleistungen erforderlich sind.

Der Kolob-Rechencluster ist ein Gemeinschaftsprojekt des Zentrums für Astronomie und des ZITI. Die Astronomie-Institute werden auf dem GPU-Cluster ihre nummerischen Simulationen für die Forschung an der Entstehung von Sternen und der dynamischen Entwicklung von Sternhaufen durchführen. Mit Hilfe des neuen GPU-Clusters erwarten sich die Forschergruppen eine erhebliche Beschleunigung dieser Rechnungen.

Der Durchbruch für den Einsatz von GPUs für nummerische Simulationen kam durch die Entwicklung einer allgemein zugänglichen Programmierschnittstelle von Nvidia. Zuvor wurden astrophysikalische Berechnungen auf teurer, selbst entwickelter Hardware, so genannten GRAPE-Karten, durchgeführt. Die neue GPU-Technologie wird diese Nischenentwicklung in Zukunft ablösen.

Im Bereich von nummerischen Simulationen ist die GPU-Technologie noch in einer relativ frühen Entwicklungsphase. Deshalb werden die Wissenschaftler verstärkt in Entwicklungen investieren, die eine breite Nutzbarmachung dieser günstigen Variante von Supercomputern ermöglichen. (dsc)