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Das High Performance Computing befasst sich mit den Problemen, die mit der Entwicklung und Ausführung hochperformanenter Software verbunden sind. Das HPC sitzt damit an der Schnittstelle zwischen konkreter Rechnerhardware, der Softwaretechnologie und den numerischen Algorithmen. An diese Schnittstelle hat sich in den letzen Jahren ein Paradigmenwechsel vollzogen, der noch weitestgehend nicht in der Praxis angekommen ist.

So war über ein Jahrzehnt lang die Steigerung der Rechenleistung keine Aufgabe, für die der Softwareentwickler eine besondere Verantwortung spürte. Die Steigerung der Taktraten der Rechner von 20 MHz auf 4 GHz und interne Verbesserungen der Prozessoren und Compiler lösten das Problem. Seit 2005 jedoch ändern sich die Taktraten nicht mehr, die Chips werden zu heiß. Gleichzeitig kann jedoch die Anzahl der Transistoren pro Fläche im bisherigen Rythmus weiter gesteigert werden, so dass es nahe lag die Anzahl der Prozessoren pro Chip zu erhöhen. Dies hat mittlerweile zu einem Wettrennen um die höchste Core Anzahl geführt und hat weitere Wettbewerber auf den Plan gerufen. Grafikarten (GPUs) waren schon immer Multicore Prozessoren, wenn auch mit stark vereinfachten Prozessoren.

Diese Richtungsänderung auf der Hardware Seite hat für die Entwicklung leistungshungriger Software erhebliche Konsequenzen. Eine Leistungssteigerung ist nur noch durch Parallelisierung zu erzielen. Nun ist das kein neues Forschungsgebiet - allerdings ein Bereich der in den Jahren der Taktsteigerungen vernachlässigt wurde und eine andere Herangehensweise an die Softwareentwicklung erfordert. Parallelisierung bedeuted gerade heute immer auch die zu Grunde liegenden Algorithmen neu zu analysieren und gegebenenfalls zu verbessern oder neu zu gestalten. Durch diesen Übergang zur Multicore Technologie sind Verhaltensmuster der Vergangenheit, die z. B. die Anzahl der Operationen im Fokus hatten, über Bord zu werfen und ein neues Denken muss hier Einzug halten. Der Transport von Daten innerhalb von Chips und Rechnern spielt heute die dominate Rolle.

Das Competence Center für High Performance Computing am Fraunhofer ITWM hat sich frühzeitig auf diesen Paradigmenwechsel eingestellt und innovative neue Softwarewerkzeuge für die Entwicklung paralleler Software in den Markt gebracht. Der Kern dieser Werkzeuge ist eine effiziente Bibliothek zur Entwicklung komplexer multithreaded Programme (Multicore Thread Package MCTP) sowie die Fraunhofer Virtual Machine FVM, die das bisherige MPI Programmiermodell ablöst. Darauf aufbauend werden aktuell neue parallele Programmierplattformen für große paralle Rechnersysteme entwickelt. Die Seismic Development and Processing Architecture SDPA implementiert ein fehlertolerantes System, bei dem die Anwendungsentwicklung vor allem graphisch erfolgt und eine semiautomatische Parallelisierung stattfindet. Das System ist für große parallele Systeme gedacht und wird zunächst in der Ölindustrie eingesetzt werden und dann auch in anderen industriellen Bereichen zum Einsatz kommen. Im BMBF Projekt IMEMO wird das patentierte Parallelisierungsframework GraPA an die Anforderungen zukünftiger Hardwaresysteme inklusive GPUs angepasst. GraPA automatisiert die Parallelisierung weitestgehend und baut auf einem Graphen basierten Ansatz auf.

Diese Entwicklung von innovativen Werkzeugen für die Entwicklung paralleler Anwendungen wird auch in den nächsten Jahren Schwerpunkt der Abteilung bleiben.

Das Fraunhofer Parallel Filesystem hat seinen Feuertest bestanden.
Seit 2005 wird am ITWM eine paralleles Dateisystem von Grund auf neu enwickelt. 2008 war das erste offizielle Release auf der Webseite: www.fhgfs.com verfügbar. Eine Reihe kleinerer Installationen im Öl&Gas Sektor haben im letzen Jahr die Zuverlässigkeit des Systems bestätig und erste große Installationen an verschiedenen Universitäten sind dazugekommen.

Seismic Imaging Software des ITWM in Produktion.
Die im Rahmen von Kooperationsprojekten entwickelten Softwarepakete für die Winkel Migration (GRT) und die Visualisierung und Analyse von Prestack Daten (Pre-StackPRO) haben die qualitativ hochgesteckten Anforderungen erfüllt sind jetzt im produktiven Einsatz.

Schwerpunkt SmartGrids und Erneuerbare Energien als Arbeitsgebiet etabliert.
Im Rahmen der ITWM Future Themen wurden Aktivitäten verschiedener Abteilungen, die sich mit erneuerbaren Energien befassen unter dem ITWM Future "Erneuerbare Energien" gebündelt. Der Schwerpunkt der Arbeiten im CC-HPC sind hier IKT Systeme zum Management verteilter System in Stromnetzen. Siehe auch www.mysmartgrid.de.