Vektor- und Parallel-Rechner: Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Abstract

Die Fortschritte der Mikroelektronik haben zur Entwicklung einerseits von Supercomputern, andererseits von leistungsfähigen und preiswerten Mikroprozessoren geführt. Seit einigen Jahren versucht man, durch Zusammenschaltung von vielenMikroprozessoren supercomputer-ähnliche Verarbeitungsleistungen zu erzielen. Diese Entwicklung wird hier beschrieben, und es werden verschiedene neuere Rechnerarchitekturen vorgestellt. Besonders interessant sind die Parallel-Rechner mit "message-passing", da bei ihnen der Integrationsaufwand fär größere Systeme relativ klein ist. Rechner dieses Typs sind z.B. SUPRENUM und auf der Basis von Transputern entwickelte Systeme. Die Unterschiede und die Gemeinsamkeiten der Programmierung solcher Systeme werden an Hand der linearen Rekursion -ein Beispiel für einen nicht direkt vektorisierbaren oder parallelisierbaren Algorithmus -erläutert. Das Problem der Nutzung von massiv-parallelen Rechnern scheint vor allem eine Frage der Konstruktion geeigneter Algorithmen zu sein, erst in zweiter Linie eine Frage der Programmierung. Die erfolgreiche Verwendung von massiv-parallelen Rechnern ist eine große Herausforderung für Anwender, Mathematiker (insbesondere Numeriker), Informatiker und Computer-Architekten. Sie vrird alle diese Disziplinen mit Sicherheit im nächsten Jahrzehnt stark beeinflussen.The progress of microelectronics led to the development of both supercomputers and powerfui low cost microprocessors. For several years now the attempt has been made to achieve supercomputer-like Performance by connecting many microprocessors. This development is described and several novel Computer architectures are discussed. Of special interest are parallel Computers with message passing because they require only modest cost when integrating them into larger systems. Computers of this type are for instance SUPRENUM and systems developed on the basis of transputers. The differences and similarities of programming such systems are explained using the linear recursion -an example of a not directly vectorisable or parallelisable algorithm. The problem of utilising massivelyparallel Computers first of all seems to be a question of the design of suitable algorithms, and only then a question of programming. The sucsessful deployment of massively-parallel Computers is a great challenge for users from many areas of science, for mathematicians (especially those in the field of numerics), for Computer scientists, and for Computer architects. These developments will strongly influence these disciplines during the next decade. 70 75 80 85 90 95 Jahr der Erstinstallation Bild 1: Die Entwicklung der Supercomputer (verstanden als jeweils verfügbare leistungsfihigste Rechner). Die schwarzen Balken sind skalare (sequentielle) Rechner, die grauen Balken Vektorrechner. Bei Multiprozessoren ist die maximale Anzahl der Prozessoren angegeben. Die Zunahme der Leistung von Skalarrechnem wird immer langsamer, bei Vektorrechnem ist der Anstieg (noch) etwas steiler, größere Leistungssteigerungen lassen sich nur durch Parallelisie...