Herausforderung Multikern-Systeme

Multikern-Prozessoren stellen die Softwaretechnik vor die Herausforderung, leistungshungrige Anwendungen aller Art zu parallelisieren. Bereits heute bieten handelsübliche Chips bis zu 64-fache Parallelität, und eine Verdopplung der Prozessorzahl wird für jede neue Chip-Generation vorhergesagt. Da die Taktfrequenzen nicht mehr wesentlich steigen werden, müssen Leistungssteigerungen über Parallelisierung erreicht werden. Hierzu werden neue Konzepte und Werkzege benötigt, damit Parallelisierung in die Routinetätigkeit des Softwaretechnikers integriert werden kann. Paralleles Rechnen ist bereits im Laptop, PC, Server und PDA/Telefon angekommen und wird demnächst auch bei eingebetteten Systemen wichtig werden. Wir erläutern die mittelfristig wichtigen Forschungsaufgaben aus unserer Sicht, gegründet auf unserer Erfahrung mit parallelem Rechnen. 1 Aktuelle Situation In der Informatik kündigt sich derzeit ein klassischer Paradigmenwechsel an: Der Übergang vom sequenziellen zum parallelen Rechnen auf breiter Front. Während die Parallelverarbeitung im ersten halben Jahrhundert der Informatik auf wenige Anwendungsbereiche beschränkt war (wissenschaftliches Rechnen, Datenbanken, Parallelismus auf Instruktionsebene), wird nun mit Multikern-Prozessorchips die Parallelverarbeitung für jeden erschwinglich1 und dadurch in einem breiten Anwendungsspektrum möglich. Verstärkt wird diese Entwicklung dadurch, dass die Taktraten der Prozessoren seit 2002 nicht mehr wesentlich gestiegen sind (siehe Abb. 1). Ein fortgesetzter exponentieller Anstieg der Taktraten ist wegen der Hitzeentwicklung ausgeschlossen, selbst wenn diverse Techniken zur Reduzierung des Energieverbrauchs entwickelt werden. Die Folgerung daraus ist, dass zukünftige Leistungssteigerungen im Wesentlichen über Parallelisierung erreicht werden müssen. Glücklicherweise ist die exponentielle Steigerung der Integrationsdichte ungebrochen, so 1Im Herbst 2007 war der Preis für ein Doppelprozessorchip von 500 auf 50 Euro gefallen. Doppelprozessorchips werden sogar in Laptops eingebaut.