Spielst du noch oder rechnest du schon?

Transkript

1 Spielst du noch oder rechnest du schon? Mit Spielkonsole und Co. zum Supercomputer der Zukunft Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik Fachhochschule Bielefeld University of Applied Sciences

2 Was ist ein Supercomputer? 1. Versuch: Man nehme möglichst viele einzelne Computer (soll ja super werden!) Und vernetzte diese so, dass jeder Computer mit jedem anderen kommunizieren kann!

3 Was ist ein Supercomputer?

4 Was ist ein Supercomputer?

5 Was ist ein Supercomputer?

6 Was ist ein Supercomputer?

7 Was ist ein Supercomputer?

8 Was ist ein Supercomputer? -ohne Worte-

9 Was ist ein Supercomputer? Problem: Man benötigt sehr viel Platz! Die Vernetzung wird unübersichtlich

10 Was ist ein Supercomputer? 2. Versuch: Man nehme möglichst viele leistungsstarke Prozessoren Und vernetzte diese möglichst ressourcenund platzsparend! Der erste Supercomputer der Welt! CRAY 1 - Baujahr 1976!

11 Was ist ein Supercomputer? CRAY Gewicht 5,5 Tonnen 80 MHz Taktfrequenz 8 Mega Byte RAM Speicher Preis: 8,86 Mio. US$ (davon 1 Mio. US$ für die Festplatten!) Hufeisenform ermöglichte kurze Kabellängen!

12 Was ist ein Supercomputer? Leistung: 80 Millionen Fließkommazahl- Operationen pro Sekunde (80 Mega FLOPS) Zum Vergleich: Leistung eines modernen Intel Core 2 Duo Prozessors (2,66 GHz): 12,5 Giga FLOPS, d.h. ca. 150 mal schneller!

13 Moderne Supercomputer 50m

14 Moderne Supercomputer Der Earth Simulator (Fa. NEC, Japan 2002) 5120 Prozessoren Giga Byte RAM Speicher Giga Byte Festplattenspeicher 1,6 Mio. Giga Byte Bandlaufwerkspeicher Leistung: Giga FLOPS (vgl. Intel Core 2 Duo Prozessors (2,66 GHz): 12,5 Giga FLOPS)

15 Moderne Supercomputer 220 Tonnen Kabel Preis: 350 Mio. US$ Stromverbrauch: bis zu 18 Mega Watt! Stromkosten pro Jahr: bis zu 24 Mio. (als RWE-Kunde )

16 Der letzte Schrei! Blue Gene/L Blue Gene/P

17 Der letzte Schrei! Blue Gene/L (Lawrence Livermore National Lab, USA) Prozessoren Giga Byte RAM Speicher Leistung: Giga FLOPS (Intel Core 2 Duo: 12,5 Giga FLOPS, Earth Simulator: Giga FLOPS) Preis: < 100 Mio. US$ (Earth Simulator: 350 Mio US$)

18 Wozu braucht man Supercomputer???

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20 Wozu braucht man Supercomputer? und sogar

21 Wozu braucht man Supercomputer? Zur Simulation von Leben! Erster Versuch: Molekular- Dynamik-Simulation eines Tabakmosaikvirus in einem Wassertropfen (> 1 Mio. Atome!)* 100 Tage Rechnung auf einem Supercomputer Ergebnis: 50 Milliardstel (Nano) Sekunden vom Leben eines Virus 35 Jahre Rechenzeit auf modernem PC *Klaus Schulten, Univ. of Illinois at Urbana-Champaign, USA

22 Wie programmiert man Supercomputer? * *6. Semester, Bachelor-Studiengang Informationstechnik, Studienrichtung Technische Informatik

23 Quo vadis Supercomputer?? Erster Peta FLOPS Rechner Roadrunner am Los Alamos National Lab Sommer 2008? oder CRAY s Cray XT4(TM) an der Univ. of Tennessee

24 Dunkle Wolken am Horizont?? Supercomputer verschlingen Unmengen an Energie! Blue Gene/L: Jedes Watt Rechenleistung benötigt 0,7 Watt Kühlung! Arrhenius-Gesetz der Mikroelektronik Bei einer Temperatursteigerung um 10 C verdoppelt sich die Ausfallrate!

25 Gibt es Alternativen zum Supercomputer???

26 Alternativen zum Supercomputer? Tatsache ist: Die größte Rechenleistung ist nicht an einem Ort konzentriert, sondern auf Millionen Computer und Spielekonsolen rund um die Welt verteilt! 2010 werden mit dem Internet verbundene private PC s und Spielekonsolen erwartet. Nur 1% dieser CPU s = 10 Peta FLOPS (10 15 FLOPS) Frage: Kann man diese gewaltige öffentliche Rechenleistung nutzbar machen?

27 Alternativen zum Supercomputer? Antwort: Man kann!!! Mit Public Resource Computing! Das Prinzip Freiwillige spenden Rechenzeit für wissenschaftliche Projekte globales Verteiltes Rechnen über das Internet 1. Teilnehmerregistrierung & Herunterladen der Software 2. Berechnung durchführen 3. Ergebnisse hochladen

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29 (FH Bielefeld) Berechnung der physikalischen Eigenschaften nanomagnetischer Systeme Nanomagnetische Speicher, Nano- Logikbausteine, Quantencomputer, Platz 5 der weltweit größten Public Resource Computing Projekte (insgesamt 54)!!!

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31 Zum Vergleich Der schnellste Rechner Deutschlands! JUGENE (Juelich Blue Gene/P) GFLOPS kostenlos! JUGENE kostet???

32 Wo ist der Haken an der Sache? Viele Probleme lassen sich zwar in parallel lösbare Teilprobleme zerlegen, benötigen aber ein hohes Maß an Kommunikation untereinander! Supercomputer wie Blue Gene verfügen über extrem schnelle (und teure!) Kommunikationsnetzwerke Public Resource Computing kann man nur verwenden, um Probleme zu lösen, die sich in unabhängige Teilprobleme zerlegen lassen ist aber dafür kostenlos!

33 Quo vadis Public Resource Computing? Erweiterung der Public Resource Computing Technologie auf die Verwendung von Graphik- Prozessoren (GPU) und Spielekonsolen!

34 Von der Spielekonsole zum Supercomputer? Playstation 3 Herzstück: Cell Broadband Engine Processor (IBM) Der erste Mehrzweck- Prozessor mit Multi-Kern- Architektur, der quasi gleichzeitig Speicherzugriffe und Berechnungen durchführen kann!

35 Von der Spielekonsole zum Supercomputer? Playstation 3 Wenn optimal programmiert, ist eine PS3 16 mal schneller als ein moderner PC!!!* * pro Kern 256 MByte RAM, nur einfache Genauigkeit!

36 Spielst du noch oder rechnest du schon? Sie möchten sich mit diesen Dingen endlich beruflich beschäftigen? Dann kommen Sie zu uns! Bachelor-Studium (B. Eng.) z.b. Technische Informatik (7 Semester) Master-Studium (M. Sc.) Optimierung und Simulation (3 Semester) Besuchen Sie unseren Info-Stand im Foyer (Kompetenzplattform)!

37 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Interview mit Dipl.-Ing. Thomas Hilbig Um 12:18 Uhr im Foyer!