Supercomputer sind Giganten unter den Rechnern und repräsentieren die höchst mögliche Rechenleistung. 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 Rechnerarchitekturen mit Multiple Instruction Multiple Data ( MIMD) und Single Instruction Multiple Data ( SIMD). Die Rechenleistung dieser Supermaschinen wird in Teraflops (TFLOPS) und sogar in Petaflops (PFLOPS) angegeben, das sind `10^15` Gleitkommaoperationen pro Sekunde ( FLOPS).
Die 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.
Die Rangfolge der Top-500
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. In vielen Anwendungen arbeiten Supercomputer als Server- Cluster.
Im Jahr 2011 führt die Rangliste der Top-500 der japanische Supercomputer, K- Computer, mit einer Spitzenleistung von 8 PetaFlop pro Sekunde (PFLOPS) an. Im Jahr 2016 hatte der leistungsstärkste Supercomputer, der Sunway TaihuLight von Wuxi, China, eine Lestungsfähigkeit von 93 PetaFlops. Viele Superrechner arbeiten mit Massive Parallel Processing ( MPP) mit zehntausenden 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.
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 hatte der Roadrunner von IBM bereits 2008 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.