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18.10.1991 - 

FPS-Supercomputer für Simulation und Planung

Sparc-Basis dient zur Integration für Server-basierte Rechensysteme

In den letzten Jahren haben sich die Merkmale von Supercomputern und die Anforderungen an sie dramatisch verändert. Mehr und mehr werden Number-Cruncher als High-end-Server mit großen Hauptspeicher-Kapazitäten eingesetzt. Ferner spielen Standards und leichte Bedienbarkeit eine immer wichtigere Rolle. Diesen Trend hat Supercomputer-Hersteller Computing konsequent Rechnung getragen.

Das 1970 unter dein Namen Floating Point Systems gegründete Unternehmen ist auf High-Performance-Hardware spezialisiert. Die ersten Produkte von FPS waren Array-Prozessoren für eine Vielzahl verschiedener Hersteller. Noch heute bildet diese Produktschiene einen nicht unerheblicher Teil des Geschäfts, wenngleich mit der Vorstellung der FPS SPARC-Supercomputer-Serie 500 dieser Bereich mehr und mehr in den Hintergrund tritt.

In weiten Kreisen der Supercomputer-Branche wird FPS Computing schon seit längerem als Pionier angesehen. Mit der Einführung des SPARC-Supercomputers kann es dem Unternehmen jetzt gelingen, aus dem Schatten der Konkurrenten wie zum Beispiel Cray und Convex herauszutreten. Allerdings hat FPS momentan mit erheblichen finanziellen Problemen zu kämpfen und mußte Gläubigerschutz gemäß Chapter 11 der US-amerikanischen Konkursgesetzgebung anmelden. Andererseits prognostizieren

zumindest so renommierte Marktforschung-Unternehmen wie die Gartner Group und Spang Robinson einen Trend zu Standards, der die Supercomputer-Szene in den nächsten Jahren entscheidend prägen werde. Ein weiterer Trend kristallisiert sich mit der "lntegrated Heterogeneous Supercomputing Strategy" heraus, meinen Marktbeobachter.

Diese EntwickIung hin zum "lntegrated Heterogeneous Supercomputing" ist einerseits das Ergebnis einer stärkeren Vernetzung und hängt andererseits mit der Einführung von immer leistutigsfähigeren Workstations zusammen. Dahinter stehen das Client-Server-Modell und die Gedanken zum "Distributed Computing Enviroment" (DCE), worunter man verteilte Rechnerkapazitäten in einem heterogenen Netzwerk versteht.

Die Netzwerk-Hierarchie basiert also auf Maschinen mit unterschiedlichen Prozessoren mit unterschiedlicher Leistung und speziellen Aufgabengebieten. In einer solchen Client-Server-Hierarchie bilden Workstations die "Clients" von High-end-Servern und Supercomputern.

Die "lntegrated Heterogeneous Supercomputing-Strategy" wiederum ist eine Weiterentwicklung dieses Modells, indem sie unterschiedliche Prozessoren mit unterschiedlichen Aufgaben in einem Rechner zuläßt. Als bisher einziger Hersteller hat FPS Computing mit dem Sparc-Supercomputer der Serie 500, die den parallelen Einsatz von Skalar-, Vektor- und Matrix-Prozessoren erlauben, dieses Modell verwirklicht.

Die Vorteile der FPS-Rechner

Die Vorteile dieses Rechners sind neben der hohen Matrix-Performance von 13,6 Gflops, daß nur ein Memory-System, nur ein Disk-System und nur eine Kernel-Kopie existieren. Ein weiterer Vorteil besteht in der Binär-Kompatibilität des Betriebssystems + FPX zu SunOS- und somit zur gesamten Anwendungs-Software inklusive X-Windows, Open Look oder OSF/Motif.

Die Funktionsweise der FPS-Rechner ist relativ simpel zu beschreiben. Die eigentliche Systemsoftware, das Betriebssystem + FPX also, läuft symmetrisch auf den bis zu acht Sparc-Prozessoren. Beim Kompilieren von Fortran-Anwendungen zum Beispiel gibt es einen gemeinsamen Source-Code für den Matrix-Coprozessor und den Sparc-Prozessor. Das Programm wird dann in den Sparc-Client-Code und den i860-Server-Code zerlegt und parallelisiert. Die errechneten Daten vom 860-RISC-Coprozessor fließen permanent in die Sparc-Berechnungen ein und ergeben schließlich ein kombiniertes Binärprogramm.

Der Vorteil des Code-Splittings liegt auf der Hand. Aufgrund der hohen Performance

des Matrix-Coprozessors wird die Anwendung einerseits enorm beschleunigt und andererseits die Sparc-Einheit entlastet, so daß die Sparc-Prozessoren parallel andere Aufgaben wie zum Beispiel Netzwerk- oder Datenbankanwendungen abarbeiten können.

Ein Beispiel, wie die FPS-Serie 500 in der Industrie eingesetzt wird, zeigt die Anwendung bei der SC Solutions Corporation in San Jose, Kalifornien. Das amerikanische Unternehmen hat sich auf die Finite-Elemente-Analyse spezialisiert und berät beziehungsweise hilft Unternehmen, die aufgrund zu geringer Rechnerkapazitäten mit ihren Simulations-Programmen in Engpässe geraten.

SC Solutions hatte bisher überwiegend Cray-Rechner für die Finite-Elemente-Analyse eingesetzt. Jetzt entschied sich die Company, einen FPS-Rechner Serie 500 als lokalen Unix-Server einzusetzen. Geplant war zunächst nur, den Supercomputer für Pre- und Post-Processing im landesweiten Netzwerk einzusetzen. Aufgrund der großen Rechnerkapazitäten verlagerte SC Solutions jedoch mehr und mehr Simulationen auf den FPS-Number-Cruncher.

"Die strategische Entscheidung, eine weitere Hardware-Plattform und ein neues Betriebssystem in ein bis dahin homogenes Rechner-System einzubinden, also ein heterogenes Netzwerk aufzubauen, hat im nachhinein nur Vorteile ergeben", erklärte ein Sprecher des Unternehmens. "Vor allem die Ausfallsicherheit der Installation konnte mit dem neuen Rechner um ein Vielfaches erhöht werden."

Ein zweites Beispiel, für welche Aufgaben FPS-Rechner in der Industrie eingesetzt werden, zeigt die Installation bei Telefunken SystemTechnik in Flensburg. Mit dem System 500 werden vorwiegend Simulationen und Echtzeitprobleme gelöst. So zum Beispiel im Signalprocessing, wo verschiedene Demodulations- und Signalbeeinflussungs-Baugruppen softwareseitig nachgebildet werden, um Signalanalyse in Echtzeit durchzuführen.

Über fünfzig Applikationspakete sind bereits kurz nach der Installation Mitte dieses Jahres verfügbar.

Verwaltungskosten werden deutlich gesenkt

Der zweite wesentliche Bereich, in dem der FPS-Rechner eingesetzt wird, ist Risitt, ein integrales System für Informations- und Simulationsmanagement von dezentral gewonnenen Daten. Dieses rechnergestützte System soll die Vorausetzungen in Planung, Vollzug, Überwachung und Politik verbessern helfen. Es soll alle räumlichen, zeitlichen und sachlichen Informationen im Planungsbereich bereithalten und wird hauptsächlich im Bereich "Technisches Rathaus/Stadtwerke" eingesetzt.

Zu den wesentlichen Funktionen gehören neben den Programmen für statistische Auswertung, Datenbanken, Datenerfassungssysteme, besonders der Einsatz von Simulations- und Prognosemodellen sowie grafische Informationssysteme zur raumbezogenen Darstellung thematischer Karten.

Der rechnergestützte Modelleinsatz bietet die Möglichkeit, komplexe Sachverhalte umfassend und aktuell zu beschreiben, Prognosesituationen grafisch darzustellen, Alternativlösungen zu simulieren sowie bestehende Kenntnisdefizite der Planungsauswirkungen abzubauen.

Am Beispiel Verkehrssimulation kann der Systemverbund dargestellt werden. Erfassung der Verkehrsströme, Auswirkung des Schadstoffverhaltens und Lärmprognosen in Abhängigkeit von der Bebauung und dem tatsächlichen Verkehrsdurchsatz, wobei die Darstellungen in Echtzeit erfolgen. Diese Simulationen beschleunigen die Planfeststellungsverfahren und reduzieren die Verwaltungskosten erheblich.

"Für diese Programmpakete sind die klassischen Superminis zu lasch", erklärte ein Sprecher von der Telefunken System-Technik. "Nur ein Supercomputer brachte Abhilfe und bringt wettbewerbsentscheidenden Zeitgewinn, wobei die Entscheidung zu Gunsten des FPS-Rechners einerseits aufgrund der leichten Bedienbarkeit und anderseits wegen der großen Matrix-Performance fiel".