Wie die Zeit vergeht mit... Supercomputern

Schlauer als jeder Mensch, schneller als Licht - und groß wie Fußballfelder: Seit jeher umweht Supercomputer ein Hauch von Science-Fiction. Dabei erinnern viele historische Modelle eher an Nähmaschinen oder Designermöbel. einestages erinnert an die schönsten, die schnellsten und die sonderbarsten Hochleistungsrechner.
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Schlauer als jeder Mensch, schneller als Licht - und groß wie Fußballfelder: Seit jeher umweht Supercomputer ein Hauch von Science-Fiction. Dabei erinnern viele historische Modelle eher an Nähmaschinen oder Designermöbel. einestages erinnert an die schönsten, die schnellsten und die sonderbarsten Hochleistungsrechner.

Reisen Sie in der einestages-Bildergalerie durch die Jahrzehnte!

Foto: AP
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1910

30 Jahre Bauzeit - für ein falsches Ergebnis: Mehr als drei Jahrzehnte arbeitete der Brite Charles Babbage an der Planung dieser Rechenmaschine - und sollte ihren Bau doch nie erleben. Bereits im Jahr 1837 veröffentlichte der angesehene Mathematikprofessor erstmals einen Entwurf seiner bahnbrechenden Analytical Engine. Anders als andere frühe Rechner, die stets für eng eingegrenzte Aufgabenbereiche - etwa nur die Addition oder Subtraktion - konstruiert wurden, sollte die Analytical Engine ein Vielzweck-Rechner sein. Eine komplizierte Aufgabe, die bis zu Babbages Tod 1871 nicht verwirklicht werden konnte.

Erst 1910 verkündete sein Sohn Henry, der die Forschung seines Vaters fortgeführt hatte, ein Teil der Maschine sei endlich fertiggestellt und erfolgreich dazu benutzt worden, eine Reihe von Vielfachen der Zahl Pi zu berechnen - allerdings mit falschem Ergebnis. Dieses nur etwa zwei Meter lange, nicht programmierbare Segment der Maschine war der einzige Teil, der je gebaut wurde. Der komplette Rechner - der etwa zehn Meter breit und 30 Meter lang gewesen wäre - wurde nie konstruiert, obwohl Babbages Baupläne als funktionsfähig gelten.

Dennoch gilt die Analytical Engine bis heute als Meilenstein in der Evolution moderner Computer. Schließlich war Babbage mit der Idee eines Mehrfunktionsrechners seiner Zeit gut ein Jahrhundert voraus.

Rechengeschwindigkeit: 0,3 OPS (Operationen pro Sekunde)

Foto: Bruno Barral
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1943

Krieg der Maschinen: Im Frühjahr 1943 wurde der englische Ingenieur Tommy Flowers für eine hochgeheime Mission auf den Landsitz Bletchley Park bestellt: Zusammen mit einer Gruppe von Technikern und Mathematikern sollte er hier in einem geheimen Forschungszentrum eine Waffe gegen die sogenannte Lorenz-Schlüsselmaschine entwickeln, die von der deutschen Armee zur chiffrierten Kommunikation eingesetzt wurde. Binnen neun Monaten schuf das Team Colossus, den ersten programmierbaren elektronischen Digitalcomputer der Welt. Mit seiner Hilfe gelang es tatsächlich, die enormen Datenmengen in den codierten Botschaften der Deutschen zu verarbeiten und entschlüsseln.

Berühmt machte die geniale Erfindung ihre Konstrukteure allerdings nicht: Aufgrund der strikten Geheimhaltung des Projekts bis in die siebziger Jahre erlebten viele, die am Colossus mitgearbeitet hatten, die öffentliche Anerkennung für ihre Pionierarbeit nicht mehr.

Rechengeschwindigkeit: 5000 OPS

Foto: National Archives
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1946

Geklauter Geistesblitz: Einen militärischen Hintergrund hatte auch die Entwicklung des Electronic Numerical Integrator And Computer, kurz Eniac. Der von der Presse kurzerhand "Riesenhirn" getaufte erste elektronische Universalrechner der Welt war von der US-Army konstruiert worden, um ballistische Tabellen zu berechnen.

1947 beantragten die Schöpfer des Rechners, John Presper Eckert und John William Mauchly, ein Patent für ihren Superrechner - und fielen damit gründlich auf die Nase. Nach jahrelangen Rechtsstreitigkeiten wurde der Patentantrag 1973 abgelehnt. Denn es stellte sich heraus, dass das Konzept des Rechners zumindest teilweise plagiiert war - von dem sogenannten Atansoff-Berry-Computer, dem ersten elektronischen Digitalrechner der Welt, den Mauchly bereits 1941 zu Gesicht bekommen hatte.

Rechengeschwindigkeit: 50.000 OPS

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1958

Kriegsspiele: Die Aufnahme aus diesem Kontrollraum im Jahr 1958 wirkt fast wie das Set des Kalter-Krieg-Kinofilms "Wargames" - und das nicht zufällig. SAGE, so der Kurzname des Semi-Automatic Ground Environment war das erste computergestützte Luftverteidigungssystem der Welt. Mit seiner Hilfe wollten die USA im Ernstfall sowjetische Langstreckenbomber aufspüren und abfangen.

Das Rechenhirn hinter diesem militärischen Überwachungssystem war ein IBM AN/FSQ-7-Rechner aus 55.000 Elektronenröhren - und mit einem ansehnlichen Gesamtgewicht von 275 Tonnen. Der gigantische Computer sprengte mit seiner Grundfläche von mehr als 2000 Quadratmetern alles zuvor technologisch Dagewesene. Auch wenn heute bereits handelsübliche PC-Prozessoren mit mehr als dem 250fachen der Sage-Rechengeschwindigkeit arbeiten.

Rechengeschwindigkeit: 400.000 OPS

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1964

Überflieger: Er gilt vielen als der erste "richtige" Supercomputer. Denn der CDC 6600 des US-Unternehmens Control Data Corporation brachte als erster Großrechner einen wahren Quantensprung in der Rechenleistung. Er arbeitete rund dreimal so schnell wie der vorherige leistungsstärkste Computer der Welt, der IBM 7030 Stretch.

Der Rechner wurde in erster Linie gebaut, um die komplexen physikalischen Prozesse im Inneren eines Teilchendetektors auszuwerten. Fünf Jahre lang blieb er der weltschnellste Computer - um dann von seinem eigenen Nachfolgemodell, dem CDC 7600, abgelöst zu werden.

Rechengeschwindigkeit: 3.000.000 Gleitkommaoperationen pro Sekunde (FLOPS)

Foto: University of Minnesota
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1975

Tragischer Held: Zehn Jahre dauerte die Entwicklung des Illiac IV, eines monströsen Rechners mit 256 Prozessoren. Schon 1966 hatte der leitende Designer David Slotnick einen ersten Entwurf des Rechners vorgelegt, doch infolge von Studentenunruhen Ende der sechziger Jahre musste der Fertigungsstandort des Rechners zeitaufwändig verlegt werden. Als die Maschine 1972 dann (vermeintlich) fertiggestellt war, entpuppte sie sich als so fehlerbehaftet, dass der Illiac IV weitere drei Jahre überarbeitet werden musste.

Unglücklicherweise hatte auch die Konkurrenz während der langen Entwicklungszeit nicht geschlafen: Als der Rechner 1975 endlich auf den Markt kam, hatte ein anderer Supercomputer ihn technologisch links liegen lassen - der Cray-1.

Rechengeschwindigkeit: 150.000.000 FLOPS

Foto: NASA/Ames Research Center
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1976

Blitzgescheites Sitzmöbel: Nach der überaus kostspieligen Entwicklung des CDC 6600 stand die Computerfirma des amerikanischen Elektrotechnikers und Mathematikers Seymour Cray trotz des technologischen Erfolges kurz vor dem Ruin. Dann entwickelte Cray den Supercomputer Cray-1. Stattliche 8,8 Millionen Dollar bezahlte das Kernforschungszentrum Los Alamos Laboratory für den Hochleistungsrechner - und brachte Crays marodes Unternehmen damit wieder auf die Beine.

Während der Rechner im Forschungszentrum Los Alamos für die Berechnungen zu Kernwaffentests eingesetzt wurde, erfüllte das erste in Europa verkaufte Exemplar einen weit friedlicheren Zweck: Die Berechnung von Daten zur Wettervorhersage.

Rechengeschwindigkeit: 250.000.000 FLOPS

Foto: Clemens Pfeiffer
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1982

Elektronenhirn mit mehreren Köpfen: Nach der Entwicklung seines legendären Cray-1 kam es zu Meinungsverschiedenheiten zwischen Cray Research und Unternehmensgründer Seymour Cray. Der glaubte nicht an die Zukunft der Mehrprozessortechnik - so dass das Nachfolgemodell des Cray-1 zwar von seiner Firma, aber ohne seine Mitwirkung entwickelt wurde.

Im Nachhinein entpuppte sich Crays Pessimismus als Fehleinschätzung: Von 1982 bis 1985 war der Mehrprozessor-Rechner Cray-X-MP der schnellste Computer der Welt.

Rechengeschwindigkeit: 941.000.000 FLOPS

Foto: CORBIS
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1985

Saturday Night Rechner: Sieht aus wie ein Diskothekeninterieur der siebziger Jahre, ist aber in Wirklichkeit der dritte Supercomputer aus dem Hause Cray Research - der Cray-2. Anders als bei seinem Vorgängermodell, dem Cray X-MP, wirkte auch Firmengründer Seymour Cray selbst wieder an der Konzeption dieses Rechners mit. Erfolgreich: Der Cray-2 löste den Cray X-MP als Spitzenreiter unter den Großrechnern ab: Von 1985 bis 1990 war die futuristisch designte Rechenmaschine der schnellste Computer der Welt.

Rechengeschwindigkeit: 3.900.000.000 FLOPS

Foto: ORNL
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2002

Monumentalwerk: Dieser Rechner war nicht nur im Hinblick auf seine Leistung ein Supercomputer - sondern vor allem auch, was seinen Platzverbrauch anging. Stolze 3250 Quadratmeter nahm der Earth Simulator des Elektronikkonzerns NEC ein. In Yokohama war eigens ein neues Gebäude errichtet worden, das groß genug war, den Riesenrechner zu beherbergen.

Aufgabe des überdimensionalen Elektronenhirns war es, ein umfangreiches Datenmodell des Weltklimas zu berechnen, etwa um die Folgen der globalen Erwärmung vorhersagen zu können. Eine Aufgabe, die enorme Leistung forderte: Von 2002 bis 2004 war der Earth Simulator der schnellste Supercomputer der Welt.

Rechengeschwindigkeit: 35.860.000.000.000 FLOPS

Foto: AP
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2004

Andachtsvolles Ambiente: In einer alten Kapelle in Barcelona, geschützt von fünf Meter hohen Glaswänden, steht der Supercomputer MareNostrum. Die Universität der Stadt verwendet den Hochleistungsrechner zur Forschung in den Fachbereichen Meteorologie, Umwelt- und Biowissenschaften.

Doch trotz seines beeindruckenden Arbeitsplatzes hat der MareNostrum nie den Spitzenplatz der Superrechner angeführt: Im Jahr 2012 rangierte er lediglich auf Platz 465 der schnellsten Computer der Welt.

Rechengeschwindigkeit: 63.830.000.000.000 FLOPS

Foto: AP
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2008

Rasender Vogel: Der leitende IBM-Ingenieur Don Grice inspiziert im Jahr 2008 den neuen Supercomputer seines Unternehmens - mit dem vielversprechenden Namen Roadrunner. Tatsächlich lief der Rechner der Konkurrenz davon: Am 9. Juni 2008 gab IBM bekannt, dass der Rechner als erster Computer der Welt mehr als eine Billiarde Operationen in der Sekunde geschafft und damit die Petaflops-Grenze gesprengt hatte. Fast noch bemerkenswerter an dem Rechner war allerdings seine Bauweise - denn anders als bisherige Supercomputer bestand der Roadrunner nur aus regulär im Handel erhältlichen Bauteilen.

Beinahe ebenso schnell wie der Roadrunner rechnete, entwickelte sich allerdings auch der technologische Fortschritt im Computerbereich weiter: Schon ein Jahr später, im November 2009, wurde der 133 Millionen Dollar teure Riesenrechner wieder von seinem Spitzenplatz als schnellster Computer der Welt verdrängt - von einem Großrechner namens Jaguar.

Rechengeschwindigkeit: 1.105.000.000.000.000 FLOPS

Foto: dpa
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2012

Der Spitzenreiter: Der derzeit schnellste Supercomputer der Welt steht im amerikanischen Oak Ridge National Laboratory in Knoxville, wo er für wissenschaftliche Zwecke genutzt wird. Für die Konstruktion des Titan wurden zahlreiche Bauteile seines Vorgängermodells, des Großrechners Jaguar, genutzt. Daher kostete seine Herstellung auch "nur" etwa 97 Millionen Dollar.

Ganz rund lief das riesenhafte Elektronenhirn bisher allerdings nicht: Im Frühjahr 2013 musste das System für zwei Monate Reparaturmaßnahmen unterzogen werden - auf den Hauptplatinen war zu viel Gold verbaut worden, was zu technischen Problemen führte.

Rechengeschwindigkeit: 17.590.000.000.000.000 FLOPS

dak

Foto: REUTERS
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Bilde eines typischen CDC 6600 Systems (aus Broschüre des Herstellers).

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