{"id":7096,"date":"2012-09-23T11:16:41","date_gmt":"2012-09-23T09:16:41","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=7096"},"modified":"2012-09-23T11:16:41","modified_gmt":"2012-09-23T09:16:41","slug":"der-vektorrechner","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2012\/09\/23\/der-vektorrechner\/","title":{"rendered":"Der Vektorrechner"},"content":{"rendered":"

\"\"Seymour Cray’s Beitrag zu den Computern war schon als ich mich in den Achtzigern dafür interessierte legendär. Cray war ursprünglich bei CDC (Control Data Corporation) für die Entwicklung der CD-6600 und 7600 verantwortlich, den schnellsten Computern ihrer Zeit und auch in ihrer Architektur richtungsweisend. Aber die Entwicklung war teuer und es kam zu Problemen als die CD 8600 sich als nicht entwerfbar entpuppte. Cray trennte sich von CDC einvernehmlich und gründete seine eigene Firma.<\/p>\n

Schon das Erstling, die Cray 1 war 1976 ein ganz großer Wurf. Er war schneller als jeder andere Rechner seiner Zeit, und das nicht nur ein bisschen, sondern gleich viermal schneller. Er sah stylisch aus (und war auch noch als Sitzbank nutzbar). Der ganze Rechner war auf Geschwindigkeit ausgelegt. So kam die Form einer großen Garnrolle dadurch, dass die Verbindungslänge minimal sein sollte. Alle Kabel waren ein vielfaches von 30 cm lang. Kein Kabel dürfte länger als 72 Inch sein, da ein Signal\u00a0 dann 12,5 ns brauchte – die Taktzeit des Rechners. Das führte auch zu dem kompakten Aufbau<\/p>\n

Das entscheidende war aber das Cray das Prinzip des Vectorrechners einführte – Dazu ein Ausflug, wofür man damals wie heute, diese Rechner kaufte. Supercomputer wurden primär für Simulationen eingesetzt. Astronomen berechneten die Vorgänge im inneren einer Sonne, wie sich aus Planetensimalen Planeten formten. Meteorologen berechneten das Wetter oder Klima, Chemiker die Struktur von Molekülen und Ingenieure die optimale Form von Tragflächen oder was bei einem Crash mit dem Auto passiert.<\/p>\n

In den meisten Fällen verläuft die Simulation so (hier am Beispiel einer Wettervorhersage): Man unterteilt die gesamte Erdoberfläche in Quadrate (sagen wir mal von 100 x 100 km Kantenlänge), und die Luft darüber in Schichten (sagen wir mal eine pro 1 km Höhe, insgesamt 16). Nun hat man eine Zelle. Für diese berechnet man ausgehend von Ausgangswerten die Temperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit etc. Das macht man für jede der in diesem Beispiel 750.000 Zellen. Dann werden Daten ausgetauscht weil Windströmungen und Temperaturunterschiede ja zum Luftaustausch führen und das ganze geht dann weiter, wobei jeder Schritt für ein Zeitintervall steht.<\/p>\n

Kurzum: 750.000-mal müssen ein und dieselben Berechnungen durchgeführt werden. Daher benötigt man auch so viel Leistung (bei der Wettervorhersage ist man von den Maschenweiten von 100 km z.B. heute mit mehr Leistung bei einigen Kilometern Maschenweite angekommen, wodurch die Vorhersage genauer und lokal überhaupt erst möglich ist. Bei 100 km geht selbst der Bodensee als Einflussfaktor weitgehend unter). Das Prinzip findet sich bei vielen Simulationen. Sterne werden in kleine Kuben unterteilt. Das Auto in kleine Dreiecke, bei denen die einwirkenden Kräfte berechnet werden etc. Alternativ kann man viele Körper unabhängig berechnen, wie bei Simulationen des Planetensystems oder Molekülsimulationen. Auch dann sind aber die Gleichungen für jeden Körper identisch.<\/p>\n

Der Vektorrrechner ist\u00a0 un dafür optimiert. Hinter der Architektur liegt die Erkenntnis, wie langsam normale Mikroprozessoren Zahlen verarbeiten. Das geschieht so für eine Addition:<\/p>\n