Supercomputer sind Giganten unter den Rechnern und auf extrem hohe Verarbeitungsleistungen ausgerichtet. Von der Rechnerarchitektur her sind sie für bestimmte Anwendungen optimiert, damit die höchst mögliche Verarbeitungsleistung erzielt wird. Es handelt sich immer um parallel verarbeitende Systeme, Multiprozessorensysteme, Vektorrechner, oder MIMD- und SIMD-Architekturen. Die Rechenleistung dieser Supermaschinen wird in Tera-Flops und sogar in Peta-Flops angegeben, das sind 10exp15 Gleitkommaoperationen pro Sekunde.

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Entwicklung der Rechenleistung von Supercomputern

Supercomputer besitzen ein Array von Prozessoren, auf die die Aufgaben verteilt und dann mit hoher Parallelität abgearbeitet werden. Diese Arrays können sich aus mehreren tausend Prozessoren oder Vektorprozessoren zusammensetzen. Die Leistungsfähigkeit der Prozessoren und Vektorprozessoren kann nur mit speziell entwickelter Software abgerufen werden.

Die ständige Weiterentwicklung leistungsfähiger Supercomputer zeigt sich in den jährlichen Ranglisten, die von verschiedensten Institutionen herausgegeben werden. Da sich die Rangfolge ständig ändert, ist an dieser Stelle lediglich eine Momentaufnahme möglich.

Im Jahr 2011 führt die Rangliste der Top-500 der japanische Supercomputer, K-Computer, mit einer Spitzenleistung von 8 PetaFlop pro Sekunde (PFLOPS) an. Der Superrechner XT4 von Cray bringt es auf eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von einem PetaFlop pro Sekunde (PFLOPS). Beide Rechner arbeiten mit Massive Parallel Processing (MPP) mit mehreren zehntausend Doppelkernprozessoren. Andere Superrechner liegen bei mehreren hundert TeraFlop pro Sekunde (TFLOPS). So liegt der IBM-Supercomputer mit mehr als 130.000 PowerPC Prozessoren bei 280 TFLOPS und der Earth-Simulator von NEC bietet mit 5.120 Vektorprozessoren eine Spitzenrechenleistung von 36 TFLOPS. Der ASC Purple erreicht mit 10.240 Power5 Prozessoren 63 TFLOPS.

Supercomputer Roadrunner von IBM, Foto: Gizmodo.com

Diese enorme Rechenleistung wird durch den Roadrunner von IBM, der seine Rechenleistung aus ca. 130.000 Prozessoren, aus über 6.900 Opteron und 12.900 Cell-Chips bezieht, in den Schatten gestellt. Als erster Supercomputer hat der Roadrunner eine Rechenleistung von 1,3 Petaflops, entsprechend 1.300 Teraflops.

Supercomputer benutzt man, wenn umfangreiche und hochparametrige numerische Probleme in kürzester Zeit gelöst werden müssen wie für die Wettervorhersage, in der Klimaforschung, bei der Echtzeitauswertung hochstrukturierter bewegter Bilder, als Zentralrechner komplexer Verteidigungssysteme, in der Festkörperphysik, der Weltraumforschung, der Simulations- und Crashtechnik, der Grafikberechnung von Filmsequenzen usw.

Supercomputer XT4 von Cray mit einer Rechenleistung von 1 PFLOPS

Der Begriff Supercomputer hat sich im Laufe der Zeit von Systemen mit spezieller Technologie mit einem breiten Anwendungsbereich hin zu Systemen mit Server-Technologie verschoben. Viele Anwendungen für Supercomputer sind Server-Cluster in Standardtechnik.

Die 5000 bedeutendsten Supercomputer findet man in einer aktuellen Rangliste unter http://www.top500.org/lists/.