Japan nimmt die Petaflop-Herausforderung an

Mit einer Roadmap bis hin zu 10 PetaFlop/s in den nächsten fünf bis sechs Jahren will Japan bald wieder die Spitzenposition im High-Performance-Computing (HPC) zurückerobern. Seit IBM vor zwei Jahren die HPC-Krone vom bis dato dominierenden "Earth Simulator" übernahm, ist es still geworden um Japans Führungsanspruch im "Capability Computing". Von der derzeitigen Spitzenleistung von 280 Teraflops/s des derzeit schnellsten IBM-Supercomputers BlueGene/L scheint es auch nicht mehr weit bis zur 1-Petaflop/s-Marke zu sein. Die will IBM aber mit dem Opteron/Cell-Hybridsystem Roadrunner im Auftrag der Los Alamos Laboratories bis 2008 erreichen. Nun eröffnete das RIKEN-Institut in Japan seine Pläne, wie es bis 2012 einen neuen Supercomputer mit einer Dauerleistung von 10 Petaflops entwickeln will, der auch heute existierende Software unterstützt. Laut Mitsuyasu Hanamura, der dabei für den Bereich Anwendungssoftware verantwortlich ist, wird diese Entwicklung als Schlüsseltechnologie von nationaler Bedeutung vom japanischen Staat mit umgerechnet etwa 750 Millionen Euro bis 2012 gefördert und soll helfen, Japan als die führende Kraft in den Bereichen Nanotechnologie, Medizin, Klima- und Umweltforschung, Physik und dem Ingenieurwesen zu etablieren.

Um die bestgeeignete Systemarchitektur dafür zu finden, lief seit April dieses Jahres ein Wettbewerb unter japanischen Universitäten und Unternehmen, bei dem die Entwürfe eines von NEC und Hitachi gebildeten Konsortiums sowie von Fujitsu als die besten ausgewählt wurden. Aus diesen Vorschlägen soll bis Ende des Jahres die endgültige Systemarchitektur abgeleitet werden. Implementiert werden soll sie ab April 2011, die Fertigstellung soll März 2012 mit einer erwarteten Linpack-Dauerleistung von 10 Petaflop/s folgen.

Nach Hanamura wird das neue System keine homogene Architektur mehr haben, wie sie bis heute bei allen HPC-Systemen üblich ist. Schon allein wegen des dafür notwendigen Strombedarfs ist ein homogener Vektor- oder Skalarrechner für diese Leistungsklasse nicht mehr baubar, obwohl diese Architekturen die derzeit üblichen Anwendungen am besten unterstützen würden. Die Erfahrungen mit spezialisierten Systemen wie PowerPC-440 oder die RIKEN-Eigenentwicklung MD-GRAPE3 mit ihrer geringen Verlustleistung/GFlop von 6 (PowerPC-440) und ~1 (MD-GRAPE3) zeigen, dass der Einsatz solcher Systeme bei der Berechnung von Vielteilchenproblemen zusammen mit Vektor- oder Skalarrechnern, die sich sehr gut für Problemstellungen auf Domainenebene eignen, ein gangbarer Weg darstellt. Bei HPC-Simulationen treten häufig solche Multi-Skalen-Probleme gekoppelt auf, was ebenfalls für eine solche heterogene Systemarchitektur spricht. (Herbert Wenk) / (as)