Mittwoch, 16.02.2000

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PC-Parallelrechner: Die MUL auf der CeBIT 2000

Exponat aus der Technischen Informatik - Anwendungen: Anatomischer Hirn-Atlas und Lasertherapie bei Netzhautablösung

Mit einer zukunftsweisenden Hardware-Entwicklung aus dem Lübecker Institut für Technische Informatik ist die Medizinische Universität auf der CeBIT 2000 vertreten. Sie präsentiert auf der größten Computermesse der Welt vom 24. Februar bis 1. März in Hannover den Prototyp eines PC-Parallelrechners ("High Performance Cluster Computing", Halle 16, Stand B24). Die Bündelung mehrerer Standard-PCs oder Workstations zur Vervielfachung der Rechenleistung wird als "Cluster" ( = Bündel, Haufen) bezeichnet. Solche Cluster bilden aufgrund ihres guten Preis-Leistungs-Verhältnisses eine Alternative zu "echten" Parallelrechnern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Knoten über schnelle Netzwerke verbunden sind.

Das MUL-Exponat auf der CeBIT ist ein Cluster aus acht Standard-PCs, welche mit verschiedenen Hochgeschwindigkeitsnetzwerken verbunden sind (Scalable Coherent Interface (SCI), Myrinet, Gigabit Ethernet). Es werden verschiedene Anwendungen gezeigt, die in Kooperation mit anderen Instituten der MUL erstellt worden sind. Zum einen ist dies ein Bildverarbeitungsprogramm zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Gewebeschnitten. Es wurde zusammen mit den Instituten für Anatomie und für Mathematik der MUL entwickelt. Konkretes Einsatzgebiet ist die Erstellung eines anatomischen Hirn-Atlas. Die zweite Anwendung ist die Simulation von Wärmeausbreitung im Gewebe. Sie wird mit dem Medizinischen Laserzentrum Lübeck und dem Institut für Mathematik der MUL zusammen entwickelt. Konkretes Einsatzgebiet ist hier die Simulation von Lasereinsatz zur Behandlung von Netzhautablösungen.

Am Institut für Technische Informatik der MUL (Direktor Prof. Dr.-Ing. Erik Maehle) befassen sich verschiedene Forschungsprojekte u.a. mit der Nutzung von Cluster-Architekturen für paralleles und verteiltes Hochleistungsrechnen. Die wissenschaftliche Betreuung des auf der CeBIT vorgestellten Projektes liegt bei Dr. rer. nat. Stefan Petri.

Die Technischen Informatiker der MUL interessieren sich dabei besonders für Aspekte der Hochgeschwindigkeitsvernetzung. Ein Schwerpunkt liegt auf der Konzeption und Erstellung von Netzwerkkomponenten (Router) für die flexible und ausfallsichere Wegewahl. Dabei wird ein neuartiger regelbasierter Ansatz zugrunde gelegt. In einem weiteren Forschungsgebiet wird die effiziente Nutzung der Hochgeschwindigkeitsnetze untersucht.

Werden diese schnellen Netzwerke über "traditionelle" Schnittstellen, wie z.B. das Internet-Protokoll (TCP/IP), angesprochen, so wird die Leistungsfähigkeit der Hardware oft nur in geringem Maße ausgeschöpft. Dies liegt an dem sehr hohem Protokollaufwand für diese Schnittstellen, der hauptsächlich durch ihre ursprüngliche Ausrichtung auf Weitbereichsnetze entsteht. In Clustersystemen wird aber die volle Funktionalität dieser Schnittstellen gar nicht benötigt. Es wird daher daran gearbeitet, den Anwendungen möglichst direkten und effizienten Zugriff auf die Netz-Hardware zu gewähren, andererseits aber trotzdem soweit von der Hardware zu abstrahieren, dass eine Nutzung verschiedenster Netzwerktechnologien ohne Modifikation der Anwendungsprogramme möglich ist.