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Definition Was ist High Performance Computing (HPC)?

Von Blue Floyd

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Durch High Performance Computing werden bestehende Rechenkapazitäten gebündelt, um leistungsstärkere Systeme aufzubauen. Deren Rohleistung erlaubt die Berechnung wesentlich komplexerer Szenarien als auf normalen Computern.

Grundlagenwissen zum IT-Business(Bild: © adiruch na chiangmai - Fotolia.com)
Grundlagenwissen zum IT-Business
(Bild: © adiruch na chiangmai - Fotolia.com)

High Performance Computing beschreibt den Zusammenschluss mehrerer einzelner Systeme zu einem Cluster aus einzelnen Knoten. Wie diese Cluster genau aufgebaut sind, hängt vom jeweiligen Einsatzzweck ab. Durch die Bündelung der Cluster werden extreme Rechenleistungen erreicht, die weit über die Performance einzelner Systeme hinausgehen. Umgangssprachlich wird daher auch der Begriff Supercomputer verwendet.

Wie funktioniert High Performance Computing?

Nach der Definition des Einsatzzweckes werden Lösungen gesucht, um die benötigte Infrastruktur aufzubauen. Beispielsweise könnte dies der Zusammenschluss zahlreicher CPUs und GPUs sein. Der aktuell schnellste Supercomputer, Frontier, nutzt dazu etwa 9.500 AMD EPYC-CPUs und 37.600 AMD Instinct MI250X-Grafikkarten. Dies ergibt eine Rechenleistung von bis zu 1,1 ExaFLOPS. Einsatzzwecke umfassen Forschungen in Bereichen wie Krankheitsdiagnose, Krebsforschung, Erneuerbare Energien, Arzneimittel, neue Werkstoffe und weitere.

Dies ist ein Extrembeispiel, aber es verdeutlicht die Ausmaße, die HPC erreichen kann. Im Regelfall sind die Rechenkapazitäten wesentlich geringer. Sie lassen sich außerdem recht leicht skalieren: Auch nur Dutzende CPUs und GPUs würden bereits in den HPC-Bereich fallen.

Was ist der Zweck von HPC?

Supercomputer dieser Art werden häufig in der Forschung eingesetzt. So lassen sich etwa Modelle für die Wettervorhersage präzisieren, zahlreiche Bereiche aus der Chemie und Biologie sind betroffen, DNA-Sequenzierung ist denkbar, Öl- und Gasförderung lassen sich besser modellieren oder auch Tests aus dem Bereich der Nuklear- und Quantenphysik können schneller durchgeführt werden.

Ebenso existieren kommerzielle Einsatzzwecke. Ein Autohersteller könnte beispielsweise Crashtests am Computer durchführen und müsste dafür keine echten Fahrzeuge kollidieren lassen. Da die Berechnung dieses Ereignisses extrem rechenintensiv ist, wäre sie an einem einzelnen Gerät entweder nicht schnell genug oder nicht präzise genug umsetzbar. Ein HPC-Cluster umgeht das Problem und liefert exakte Resultate innerhalb eines annehmbaren Zeitrahmens.

HPC in der Cloud

Da der Aufbau der Infrastruktur sehr ressourcenintensiv ist, lässt sich Rechenkapazität aus High Performance Computing-Clustern auch mieten. Unternehmen greifen damit auf hohe Rechenleistung zurück, die einmalig oder über einen kurzen Zeitraum bezahlt wird. Die Nachfrage wächst stetig. Da eine Skalierung an die eigenen Bedürfnisse in der Cloud recht leicht umzusetzen ist, bleibt der Weg über die Cloud für HPC für die meisten Unternehmen wesentlich preiswerter. Dies kann ebenfalls einen großen Anteil am Nachfrageboom dieser Technologie haben.

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