HPC steht für High Performance Computing (Hochleistungsrechnen) und bezeichnet den Einsatz von Supercomputern, Rechenclustern und parallelen Rechenverfahren, um Aufgaben zu lösen, die die Leistung eines einzelnen Rechners bei Weitem übersteigen. HPC ist kein einzelnes Gerät, sondern ein Feld aus Hardware, Software und Betriebskonzepten.
Wofür wird HPC gebraucht?
Typische Anwendungen sind wissenschaftliche Simulationen (Klima, Wetter, Astrophysik), numerische Berechnungen in Forschung und Industrie (Strömungsmechanik, Materialsimulation) sowie das Training großer KI-Modelle. Auch das maschinelle Lernen profitiert massiv von der Rechenleistung, die das HPC-Umfeld bereitstellt.
Wie ist ein HPC-System aufgebaut?
Die Grundlage ist ein Cluster aus vielen Servern, die über schnelle Netzwerke verbunden sind. Innerhalb eines Knotens teilen sich die Prozessorkerne den Speicher — hier kommt OpenMP zum Einsatz. Zwischen den Knoten wird mit MPI über Nachrichten kommuniziert. Grafikkarten als GPGPUs beschleunigen viele Berechnungen zusätzlich.
HPC heute
Waren HPC-Systeme früher exotische Spezialmaschinen, sind sie heute oft aus handelsüblichen Bauteilen aufgebaut. Die Leistungsfähigkeit wird in FLOPS gemessen; die TOP500-Liste dokumentiert die schnellsten Systeme weltweit. Zunehmend wird HPC auch als Dienstleistung in der Cloud angeboten, sodass Unternehmen ohne eigenen Supercomputer auf diese Rechenleistung zugreifen können.
Verwandte Grundlagen: Supercomputer, Cluster, MPI, Verteilte Systeme, Grid-Computing.