Helmholtz-Gemeinschaft

Rechnen mit dem Faktor Energie

Forschungszentrum Jülich
Rainer Waser

Rainer Waser an einem speziellen Rastertunnelmikroskop, mit dem er elektronische Materialien für neuartige Speicherbausteine wie Memristoren erforscht. Foto: Forschungszentrum Jülich

Messeinrichtung

Mit dieser Messeinrichtung charakterisieren Jülicher Wissenschaftler die elektronischen Eigenschaften von Chips, die sie für eine energieeffiziente Informationstechnologie entwickeln. Foto: Forschungszentrum Jülich

Mehr als zehn Prozent des deutschen Energieverbrauchs gehen auf das Konto der Informations- und Kommunikationstechnologie – Tendenz steigend. Nach energiesparenden Auswegen suchen Jülicher Forscher auf verschiedenen Ebenen: bei winzigen Bauelementen ebenso wie bei der Rechnerarchitektur und beim Energiemanagement von Supercomputer-Zentren.

Wissenschaftler um Prof. Dr. Rainer Waser vom Jülicher Peter Grünberg Institut entwickeln Memristoren – winzige elektronische Bauelemente, deren Widerstand durch ultrakurze Spannungspulse von einem hohen auf einen niedrigen Wert umschaltet. Die Schreibenergie dieser neuen Speicher beträgt weniger als ein Tausendstel von der Schreibenergie heutiger FLASH-Speicher in USB-Sticks. Memristoren könnten zukünftig auch Transistoren Konkurrenz machen, ist Waser überzeugt. Ein Vorteil ist dabei die Kombination von Arbeitsspeicher und eigentlicher Recheneinheit, die normalerweise räumlich getrennt sind. Der Datentransport zwischen diesen beiden Komponenten verbraucht enorm viel Energie, die dann eingespart werden könnte. Wissenschaftler vom Jülich Supercomputing Centre (JSC) kooperieren mit Firmen wie IBM und Intel, um bis 2020 Rechner zu realisieren, die tausendmal schneller sind als die aktuellen Supercomputer. Dabei sollen die Rechner aber nicht mehr Energie verbrauchen als die heutigen. „Das bedeutet: Wir müssen die Energieeffizienz um den Faktor 1.000 verbessern, beispielsweise durch Verbesserung des Zugriffs auf die Arbeits- und Massenspeicher sowie auf die Eingabe- und Ausgabeeinheiten“, sagt Dr. Thomas Fieseler, Leiter der Abteilung Technologie des JSC. Teile einer solchen energieeffizienten IBM-Rechnerarchitektur haben die Jülicher Supercomputer-Experten 2011 bereits getestet. Schließlich entwickelten die Forscher im Projekt „Fit4Green“ eine Software, mit der sich verschiedene Aufträge – Fachsprache: Jobs – an einen Supercomputer so steuern lassen, dass er 6 bis 16 Prozent weniger Energie als normalerweise benötigt, um sie abzuarbeiten.

Forschungszentrum Jülich/Red.

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23.07.2014