Grafikkarten können mehr

Am Institut für Technische Informatik der Universität Heidelberg (ZITI) ist seit September 2008 Kolob, der erste Grafikkarten-basierende Rechencluster der Ruprecht-Karls-Universität, in Betrieb. Grafikkarten oder auch Graphics Processing



Am Institut für Technische Informatik der Universität Heidelberg (ZITI) ist seit September 2008 Kolob, der erste Grafikkarten-basierende Rechencluster der Ruprecht-Karls-Universität, in Betrieb. Grafikkarten oder auch Graphics Processing Unit (GPUs) bieten im Vergleich zu herkömmlichen Prozessoren, wie sie in PCs verwendet werden, 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. Mit einer theoretischen Gesamtleistung von rund 17 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde befindet sich Kolob unter den schnellsten 150 Rechnern der Welt.
Der Kolob-Rechencluster ist ein Gemeinschaftsprojekt des Zentrums für Astronomie (Institut für Theoretische Astrophysik und Astronomisches Rechen-Institut) und des ZITI. Die Astronomie-Institute werden auf dem GPU-Cluster ihre numerischen 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. Vor allem die Berechnung der Gravitationskraft, die dominierende Kraft in astrophysikalischen Prozessen, kann auf den GPUs sehr viel effizienter durchgeführt werden.
Der Durchbruch für den Einsatz von GPUs für numerische Simulationen kam durch die Entwicklung einer allgemein zugänglichen Programmier- Schnittstelle des Graphikkartenherstellers Nvidia. Zuvor wurden astrophysikalische Berechnungen auf teuerer, selbstentwickelter Hardware, sog. GRAPE-Karten, durchgeführt. Die neue GPU-Technologie wird diese Nischenentwicklung in Zukunft ablösen.
Im Bereich von numerischen Simulationen ist die GPU-Technologie noch in einer relativ frühen Entwicklungsphase. Deshalb werden die Wissenschaftler des ZITI und der astronomischen Institute verstärkt in Entwicklungen investieren, die eine breite Nutzbarmachung dieser günstigen Variante von Supercomputern ermöglichen.


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