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• … bezieht sich auf eine Technik, Rechenleistung im Vergleich zu einem typischen Desktop-Computer oder einer Workstation signifikant zu erhöhen. Dabei dienen sogenannte High-Performance-Computing-Cluster (HPC-Cluster), um grössere Projekte, zB in der KI-Anwendung in Wissenschaft, Technik oder Wirtschaft zu lösen.
• Mehrere Computer, ob PC’s, Workstation oder Server, werden mit einander verknüpft. Die einzelnen Computer werden als Knoten oder Nodes bezeichnet.
Der Sinn eines HPC-Clusters
• … besteht darin, dass die einzelnen Knoten parallel arbeiten, um eine komplexe Aufgabe zu lösen, wobei das zu lösende Problem in mehrere Teilaufgaben zerlegt wird und somit die Parallel-Bearbeitung ermöglicht.
Ein HPC-Cluster,
• … das für ein kleines Unternehmen von Interesse ist, kann sogar nur vier Knoten oder 16 Kerne haben. Übliche Clustergrössen in vielen klein- und mittelständigen Unternehmen liegen zwischen 16 und 64 Knoten oder zwischen 64 und 256 Kernen. Moderne RAM und NVMe-Festplatten-Speicher stärken die Verarbeitungsgeschwindigkeit deutlich. TB-RAM-Speicher und mehrere Hundert TB Festplattenkapazität sind keine Seltenheit.
Message Passing Interface MPI:
• Damit alle Komponenten im Cluster auch effizient zusammen arbeiten, nutzen wir ein Unix-Betriebssystem (freeBSD), auf dem ein sogenanntes Multi-Prozess-Protokoll die Koordination der einzelnen Knoten übernimmt.
Als Anwender-Software
• … haben wir standardmässig ein Multiprocessing in Python 3.9.1 vorinstalliert. Im Prinzip ist jede Ingenieur-Software, die über eine interne MPI-Schnittstelle verfügt, in das HPC-Cluster integrierbar.
• So lässt sich beispielsweise COMSOL in einer Linux-Umgebung problemlos integrieren. Über Erfahrungen mit C++ oder Fortran verfügen wir nicht.