Hochleistungsrechnen

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Hochleistungsrechnen (englisch: high performance computing – HPC) ist ein Bereich des computergestützten wissenschaftlichen Rechnens. Er umfasst alle wissenschaftlichen Rechenarbeiten, deren Bearbeitung einer hohen Rechenleistung oder Speicherkapazität bedarf.

Für die exakte Abgrenzung des Hochleistungsrechnens von den anderen Bereichen des wissenschaftlichen Rechnens gibt es aufgrund der schnellen Entwicklung der Rechentechnik keine dauerhaften formalen Kriterien. Es ist aber allgemein anerkannt, dass Rechenanwendungen, deren Komplexität oder Umfang eine Berechnung auf einfachen Arbeitsplatzrechnern unmöglich oder zumindest unsinnig macht, in den Bereich des Hochleistungsrechnens fallen. Derartige Anwendungen finden sich heute in praktisch allen Bereichen der Natur- und technischen Wissenschaften; typische Anwendungsbereiche sind etwa Meteorologie und Klimatologie, Astro- und Teilchenphysik, Systembiologie, Genetik, Quantenchemie und Strömungsmechanik.

Hochleistungsrechner sind Rechnersysteme, die geeignet sind, Aufgaben des Hochleistungsrechnens zu bearbeiten. Hierzu zählen zum einen hochparallele Supercomputer, zum anderen Computercluster, welche sowohl verteilt (verteiltes Rechnen, Grid-Computing) als auch im lokalen Verbund organisiert sein können. Auch andere Rechnersysteme mit spezieller Architektur, beispielsweise mit einem sehr großen, effizient organisierten Speicher, können zu den Hochleistungsrechnern gezählt werden.

Gegenwärtig zählt man insbesondere die Computer der Teraflops-Leistungsklasse und darüber zu den Hochleistungsrechnern.

Es ist vor allem die auf parallele Verarbeitung ausgerichtete Architektur der Hochleistungsrechner, die das Hochleistungsrechnen erst ermöglicht. Damit Anwendungen diese Architektur nutzen können, müssen sie parallel programmiert sein. Dies kann beispielsweise mit OpenMP und MPI realisiert werden.