Nvidia-CUDA-Forschungszentrum geht an den Start

Eines der ersten Nvidia-CUDA-Forschungszentren in Deutschland hat seine Arbeit am Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI und an der Universität Bonn aufgenommen. Hier sollen zukünftig Forschungsarbeiten zur Parallelisierung bereits vorhandener Simulationscodes auf Rechnern mit mehreren Grafikkarten durchgeführt werden. "Unser Ziel ist es, eine massiv parallele, zur Ausführung auf mehreren Grafikkarten hin optimierte Software zur Strömungssimulation und zur Simulation der Molekulardynamik zu entwickeln", sagte Michael Griebel, Institutsleiter des Fraunhofer SCAI.

Numerische Simulationen sind in der industriellen Praxis unverzichtbar - von der Untersuchung von Eigenschaften neuer Materialien, über die Auslegung von Fertigungsprozessessen, bis hin zur Berechnung der Produktfestigkeit oder des Strömungsverhaltens von Werkstoffen und Flüssigkeiten.

Diese Simulationen beanspruchen jedoch selbst auf Hochleistungsrechnern teilweise Laufzeiten von Stunden bis zu Tagen. In der industriellen Praxis und in der Wissenschaft besteht daher ein großes Interesse daran, Rechenzeiten zu verkürzen.

Eine enorme Beschleunigung von Simulationen verspricht die Aufteilung von Rechenaufgaben auf viele Grafikkarten. Dabei kommt die von Nvidia entwickelte Programmierschnittstelle CUDA zum Einsatz. Diese erlaubt es, einzelne Programmteile auf der Grafikkarte abzuarbeiten. Software, die sich in einer bestimmten Weise parallelisieren lässt, kann auf Grafikprozessoren um Größenordnungen schneller ausgeführt werden als auf Standard-Prozessoren.

So läuft ein am Institut für Numerische Simulation (INS) der Universität Bonn entwickelter Strömungscode auf einem Rechner mit acht herkömmlichen Prozessoren und acht Grafikkarten sogar leicht schneller als auf einem konventionellen Parallelrechner mit 256 Prozessoren.

Einen ähnlichen Effekt erhoffen sich die Forscher von INS und SCAI von der Anpassung des Softwarepakets Tremolo-X auf NVIDIA-Grafikkarten. Tremolo-X dient der numerischen Simulation der Moleküldynamik, also der Wechselwirkungen zwischen Atomen oder zwischen Molekülen.