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Chinas Supercomputer bleibt vorerst unschlagbar

Zum vierten Mal in Folge ist Tianhe-2 der schnellste Rechner der Welt. Auch sonst hat sich auf den vorderen Plätzen in der neuen Liste der Supercomputer wenig getan, US-Wissenschaftler sehen dennoch einen bedrohlichen Trend.

Supercomputer werden immer langsamer schneller – dieses Paradoxon geht aus der neuen Top500-Liste hervor, die jetzt veröffentlicht wurde. Während von 1994 bis 2008 die Gesamtrechenleistung der 500 schnellsten Computer der Welt jährlich um rund 90 Prozent stieg, ist dieser Zuwachs nun bei 55 Prozent angelangt. Das viel beschworene Ende von Moore’s Law macht das Top500-Konsortium dafür aber nicht verantwortlich.

Vielmehr dominieren immer mehr sehr große Systeme die Liste, die Rechenleistung konzentriert sich also auf wenige Anlagen. Gab es vor sechs Monaten bei der letzten Ausgabe der Zusammenstellung nur 37 Rechner mit einer Linpack-Leistung von 1 Petaflops, so sind es nun 50. Und in den Top 10 gibt es gar nur eine Veränderung, nämlich einen neuen Rechner einer nicht genannten Regierungsbehörde der USA auf Platz 10. Solche Anlagen, über deren Verwendungszweck nur spekuliert werden kann, tauchen immer mal wieder auf, zuletzt auch vor einem halben Jahr ebenfalls auf Platz 10. Damit gibt es nun unter den 20 schnellsten Rechnern gleich zwei der US-Geheimcomputer.

Ansonsten bleiben die Plätze eins bis neun unverändert: Der chinesische Tianhe-2 ist mit 33,86 Petaflops immer noch der Schnellste, schon der zweitplatzierte Rechner, Titan aus den USA, ist mit 17,59 Petaflops nur gut halb so fix. Die schnellste europäische Maschine bleibt der vor einem Jahr gemeldete Piz Daint aus der Schweiz mit 6,27 Petaflops auf Platz sechs. Deutschlands schnellster Rechner ist Juqueen am Jülicher Forschungszentrum, der 5,01 Petaflops erreicht und auf Platz acht landet. Erst auf Platz 14 befindet sich jetzt SuperMUC aus München mit 2,89 Petaflops, der frühestens 2016 einen Nachfolger mit einigen hundert Petaflops erhalten soll. Solche Werte sollen auch zwei neue US-Supercomputer erreichen, die bereits drei Tage vor der Veröffentlichung der neuen Liste angekündigt wurden. Das Energieministerium DOE will bis 2017 die Rechner Sierra und Summit fertigstellen, die rund 100 und 300 Petaflops erzielen sollen.

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Wie der seit Jahrzehnten in Industrie, Wissenschaft und Militär aktive Supercomputerexperte Gary Johnson in einem Artikel mit dem Titel „The Big Iron Game“ schreibt, investieren vor allem China und Russland derzeit schneller in Großrechner, als das die USA tun. Die Vormachtstellung der Vereinigten Staaten bei der verfügbaren Rechenleistung pro Land könnte damit langfristig gebrochen werden.

China gehört nun zu wenigen Ländern, die 10 Prozent oder mehr der Gesamtrechenleistung zur Verfügung haben. Das haben bisher sonst nur die USA, Japan und Deutschland geschafft. Wirtschaftlich betrachtet bleiben die USA aber immer noch die Supercomputer-Supermacht, denn sowohl die Prozessoren als auch die gesamten Rechenanlagen stammen vor allem von US-Herstellern

 

HP, IBM und Intel sind die wichtigsten Hersteller

Zwei Drittel alles Supercomputer der Top500-Liste stammen von HP und IBM, die Unternehmen stellen 36 und 30,6 Prozent der Maschinen her. Bei IBM ist die an Lenovo verkaufte x86-Sparte noch nicht getrennt berücksichtigt. Noch größer ist die Überlegenheit eines einzelnen CPU-Herstellers, denn Intel-Prozessoren befinden sich in 85,8 Prozent aller gemeldeten Supercomputer. Vor allem bei den Top 10 der Liste werden sie aber zunehmend durch GPU-Beschleuniger ergänzt, diese finden sich in der Hälfte der Top-10-Rechner. Nur zwei davon arbeiten mit den Xeon-Phi-Karten von Intel – darunter aber auch Tianhe-2 -, in drei der Maschinen stecken Nvidia-GPUs.

Auffällig ist, dass vor allem die schnellsten Systeme mit Power-CPUs von IBM meist nicht mit GPUs versehen sind. IBM bleibt auch mit 8 Prozent Marktanteil zweitgrößter Prozessorlieferant für Supercomputer, dieser Wert hat sich im vergangenen halben Jahr nicht verändert. AMDs Marktanteil mit Opteron-CPUs bröckelt dagegen weiterhin. Sie finden sich nur noch in 5,2 Prozent der Maschinen, vor sechs Monaten waren es noch 6 Prozent. Nur noch 26 Rechner der Top500 arbeiten mit Opterons, darunter aber mit Titan der zweitschnellste Rechner.

IBM bietet die meiste Rechenleistung der Liste

Da IBM sowohl Rechner mit eigenen Prozessoren als auch CPUs von AMD und Intel anbietet, ist das Unternehmen bei der Betrachtung der gesamten Rechenleistung weiterhin der größte Anbieter. 28 Prozent der Kapazität der gesamten Top500 stammen von IBM. Der Supercomputer-Pionier Cray kommt auf 22 Prozent, HP auf 15,6 Prozent. Darauf folgt schon die chinesische Militärforschungsbehörde NUDT mit 12,7 Prozent. Dieser hohe Anteil kommt vor allem durch Tianhe-1 und Tianhe-2 zustande, die Platz 1 und 17 der Top500-Liste belegen.

An einer schnellen Vernetzung der einzelnen Nodes kommen Betreiber von Supercomputern nicht vorbei. Infiniband dient nun mit 225 Installationen in fast der Hälfte der Rechner dafür, der Anteil von Gigabit-Ethernet geht von 202 auf 187 Systeme zurück – vor allem, weil bei diesen Maschinen nun zunehmend 10-Gigabit-Ethernet verwendet wird.

Europa holt auf

Trotz Chinas anhaltend starker Position bei Supercomputern müssen sich die USA aber wohl noch einige Zeit nicht von ihrer Vormachtstellung im schnellen Rechnen verabschieden: 231 der Maschinen befinden sich in den Vereinigten Staaten. Die Macher der Liste sehen aber voraus, dass dieser Wert bald ein Allzeittief erreichen könnte. Dafür ist nicht China allein verantwortlich, denn dort ist die Zahl der Rechner mit 61 Rechnern von zuvor 76 sogar gefallen. In ganz Asien gibt es nun nur noch 120 der schnellsten Supercomputer.

Die zweitgrößte Region ist Europa, wo die Zahl der Anlagen von 116 auf 130 wuchs, damit wurde Asien nun wieder überholt. Die Rechner sind dabei zwischen den nach Supercomputerzahl größten Ländern Großbritannien, Frankreich und Deutschland fast gleich verteilt, dort stehen 30, 30 und 26 der Anlagen.

 

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