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22.11.1991 - 

Supercomputer und Parallelrechner: MarktübersichtTeil 1

Für massiv-parallele Rechner sieht die Zukunft rosig aus

In der dreiteiligen Artikelserie diskutieren die beiden Autoren die zum Mannheimer Supercomputer-Seminar '91 vorgelegten neuesten Statistiken. Hierzu beleuchten sie die derzeitige Situation bei Supercomputern der obersten Leistungsklasse, bei Mini-Supercomputern, Parallelrechnern und Hochleistungs-RISC-Stations.

Besonders wird auf den Markt für Parallelrechner-Supercomputer in Europa und hier wiederum in Deutschland eingegangen. Ziel ist ferner, die aus unserer Sicht zu erwartenden Entwicklungen bis etwa Mitte der 90er Jahre zu prognostizieren.

Ob nun der Vektorrechner "Cray l" oder der auf die Verarbeitung von Matrizen spezialisierte Parallelrechner "Illiac IV" der erste Supercomputer war, darüber streiten sich die Gelehrten. Beide Maschinen wurden im Jahr 1975 fertiggestellt (1,2).

Einig ist man sich heute nach 16 Jahren über das Schicksal beider Vorbilder: Während die Cray 1 im technisch-wissenschaftlichen Markt ein Erfolg wurde - bis zur Einstellung der Produktion 1984 waren weltweit 65 Exemplare ausgeliefert -, gab es vom Illiac IV außer dem ersten Prototypen - und der war nur mit 64 anstelle der ursprünglich geplanten 256 Prozessoren gebaut worden- kein weiteres Exemplar.

Bezeichnenderweise konnten auch die Nachfolgesysteme der Cray 1, die Vektorrechner im allgemeinen, gute bis sehr gute Wachstumsraten zeitigen, den Parallelrechnern blieb bis heute der Markterfolg auf breiter Basis versagt. Dabei hat es in all den Jahren nicht an Versuchen gefehlt, zu den Vektorrechnern alternative Parallelrechner-Architekturen zu entwickeln, um entweder die geforderte Leistung wirtschaftlicher zu erbringen oder gar in Leistungsbereiche vorzudringen, die den Vektorrechnern versagt bleiben. Aber entweder war man zu früh dran - wie der HEP-Rechner von Denelcor (3) Anfang der 80er Jahre - oder vielleicht zu blauäugig, wie die jüngsten Mißerfolge der deutschen Parallelrechner-Entwicklungen Suprenum (4) und TX3 (5) beweisen.

Dennoch gibt es einige bisher erfolgreiche Firmen im Parallelrechner-Markt. An erster Stelle ist hier die Firma Thinking Machines zu nennen ,die mit ihren Produkten CM1/2 (6) besonders in den USA und Kanada zum, Einsatz gekommen ist, sowie Meiko (7) und Parsytec (8), die insbesondere mit transputerbasierten Systemen ihre Chancen im europäischen Markt für Spezialanwendungen wahrgenommen haben.

Das oberste Leistungsspektrum (Formel-1-Klasse) wird nach wie vor von den Vektorrechnern beherrscht. Nach dem Ausscheiden der Control Data Tochter ETA (9) aus dem Markt vor zwei Jahren, gibt es derzeit nur noch drei Hersteller, die weltweit operieren, Cray Research (10), Fujitsu (11) und NEC (12), während Hitachi (13) seine Supercomputer der obersten Leistungsklasse derzeit exklusiv in Japan vertreibt. Zu diesen Herstellern, die für eine große Klasse von realen Problemen in Wissenschaft und Industrie mit ihren Rechnern eine Leistung von mehr als 1 Gflops nachweisen können, muß man nunmehr auch Thinking Machines mit ihrer CM2 zählen.

Trotz der jüngsten Mißerfolge - neben Suprenum und TX3 ist das Ausscheiden von Multiflow (14) und BBN (15) zu erwähnen - steigt das Interesse an Parallelrechnern erheblich an.

Gerade die jetzt beginnende Ablösung der Mainframes im wissenschaftlich-technischen Sektor durch Client-Server-Architekturen mit der Nachfrage nach wirtschaftlichen Lösungen für Computer- und Fileserver eröffnet den Parallelrechnern neue Perspektiven. Hinzu kommt, daß gewissermaßen zum richtigen Zeitpunkt äußerst leistungsfähige RISC-Prozessoren (IBM Power, HP-Precision, Sun-Sparc, Intels 860-CPU, der Mips- sowie Motorolas 88000-Chip) zur Verfügung stehen, die, als Prozessorbausteine in Parallelrechnern eingesetzt, zu einer großen Vielfalt auf dem Markt für Höchstleistungsrechner führen werden. Schon jetzt gibt es ein beachtliches Spektrum der auf unterschiedlichen Konzepten basierenden Parallelrechner-Architekturen (16).

Der Markt der Crayetten (= Cray-Rechner, d. Red.), in den letzten 5 Jahren sehr erfolgreich penetriert durch die Firma Convex (17), stagniert derzeit, da RISC-Hochleistungs-Stations (18) eine mindestens gleichwertige Leistung erheblich wirtschaftlicher liefern können. Typischerweise versucht Convex jetzt mit der neuangekündigten C3 in die Formel-1-Klasse einzudringen.

Eher still ist es um die 1985 mit viel Vorschußlorbeeren eingeführte Vektorfunktion (VF) zur Beschleunigung der Vektorverarbeitung (19) bei der IBM 3090 (jetzt ES9000) geworden. Obwohl hier IBM keinerlei Daten publiziert, haben unsere Recherchen in der Bundesrepublik ergeben, daß nicht mehr als 5 Prozent der 3090-Installationsbasis mit mindestens einer Vektorfunktion ausgerüstet ist - ein enttäuschendes Ergebnis.

Auch die VAX-Architektur (6000 und 9000) wurde um einen integrierten Vektorprozessor erweitert (20), anscheinend mit gutem Erfolg (21).

Insgesamt läßt sich also konstatieren, daß der Markt für Höchstleistungscomputer durch eine Vielfalt von Architekturen geprägt ist, sich in einem Umbruch befindet und in Zukunft stark durch Parallelrechner geprägt werden wird.

Auf dem zum sechsten Mal in diesem Sommer in Mannheim veranstalteten Supercomputer'91-Seminar (22) wurde wie üblich die weltweite Verteilung der Formel-1-Supercomputer nach Ländern und Herstellern vorgelegt. Die verwendeten Daten beruhen auf Herstellerangaben, die aber durch eigene Recherchen überprüft und gegebenenfalls korrigiert wurden.

Danach waren im Frühjahr 1991 weltweit 510 dieser Rechner der obersten Leistungsklasse installiert, eingeschlossen 63 Rechner der US-Firma Thinking Machines Corporation (TMC), die damit erstmalig in diesem elitären Kreis geführt wird (siehe Abbildungen 1 und 2).

Seit dem ETA-Desaster im Frühsommer 1989 haben sich wesentliche Verschiebungen in der weltweiten Verteilung der Formel-1-Rechner ergeben: Galt bis zu diesem Zeitpunkt die grobe Faustregel, daß knapp die Hälfte dieser Supercomputer in den USA und Kanada, knapp ein Viertel in Europa und gut ein Viertel in Japan installiert waren, so neigt sich allmählich die Waage zugunsten der Japaner, und zwar auf Kosten von USA und Kanada.

Während Europa unabhängig vom ETA-Einbruch und unabhängig von der TMC-Einbeziehung bei 23 Prozent liegt, hat Japan jetzt 35 Prozent der installierten Supercomputer, USA und Kanada liegen bei 42 Prozent.

Cray ist mit Abstand Marktführer in der Welt

Dies beruht aber nur auf der Tatsache, daß TMC in USA und Kanada mit 50 Installationen 80 Prozent ihres Marktes habt, in Japan jedoch überhaupt (noch) nicht vertreten ist. Ohne die Einbeziehung von TMC hätte bereits in diesem Jahr Japan mit 40 Prozent gegenüber 36 Prozent von USA und Kanada die Führung übernommen (23).

Betrachtet man die Aufteilung nach Firmen, so ist Cray Research (mit 53 Prozent) mit großem Abstand Marktführer vor Japan Inc. mit 35 Prozent (Fujitsu mit SNI 21, NEC und Hitachi je sieben Prozent) und TMC mit zwölf Prozent. Ohne Einbeziehung des Herstellers massiv-paralleler Systeme, TMC, wird der Markt an Formel-1-Supercomputern auf Basis von MP-Vektorrecher-Architekturen aufgeteilt zwischen Cray mit 60 Prozent und Japan Inc. mit 40 Prozent (Fujitsu mit SNI 24 Prozent, NEC und Hitachi jeweils acht Prozent). Detailliert man weiter die Verteilung der Formel-1-Supercomputer in Europa, so erhält man folgendes Bild (siehe Abbildung 3):

In Europa waren 114 Systeme installiert, davon fielen knapp ein Drittel (31,6 Prozent) auf Deutschland, gut ein Viertel (27,4 Prozent) auf Frankreich, knapp ein Fünftel (18,4 Prozent) auf England, der Rest verteilt sich auf Skandinavien und Italien mit jeweils sechs Prozent, Osterreich mit der Schweiz 4,5 Prozent, Benelux 3,5 Prozent und Spanien mit Portugal zwei Prozent. (wird fortgesetzt )