Algorithms for Innovative Architectures

Die technologischen Innovationen liefern heute komplexe Bausteine für Hochleistungsrechnersysteme und bieten somit mehr Flexibilität für das Design leistungsfähiger und energieeffizienter Supercomputer. Die neue Generationen von Prozessoren wie Manycore- und Vektor-CPUs, FPGAs, GPUs erlaubt es, rechenintensive Anwendungen weiter zu beschleunigen.  In die CPU integrierter Speicher mit hoher Bandbreite (High-Bandwidth Memory) sowie hochkapazitäre Speichermodulen zur persistenten Speicherung von Daten erweitern die Speicherhierarchie auf neue Weise. Die effiziente Nutzung dieser Bausteine stellt neue Herausforderungen sowohl an Programmentwickler als auch an die Betreiber künftiger Rechnersysteme.

Um das Potential dieser Innovationen zu nutzen, sind software-seitig neue Lösungsansätze notwendig. Für die Anwendungsentwickler bedeutet das, für die zunehmend komplexen Anwendungsszenarien mit rechen- und datenintensiven Schritten fortgeschrittene Programmiermodelle mit flexiblen Laufzeitsystemen für das Software-Design zu nutzen.

Die tiefer gewordene Speicherhierarchie – vom knotenlokalen NVRAM über Netzwerkspeicher (Burst Buffer) bis zu hochkapazitären parallelen Datensystemen – bietet neue Optionen für Speichersysteme wie verteilte skalierbare Object Stores (DAOS), die wir evaluieren.

In enger Kooperation mit Technologieanbietern und Anwendungsexperten erforschen wir neue Implementierungsmethoden, um das Potential neuer Rechnerarchitekturen, z. B. für Anwendungen der numerischen Mathematik oder Materialwissenschaftlern, zu erschließen. Hierfür entwickeln wir neue algorithmische Ansätze und unterstützen die domänen-spezifischen Programmentwickler bei der Umsetzung und Integration.