Hardware 20.10.2000, 17:26 Uhr

XPP – Supercomputer aus „Good Old Germany“

„eXtreme Processing Platform“. XPP könnte Multimediageräte und ihre Bediener-Schnittstellen revolutionieren.

Wenn Leute mit den richtigen Ideen und mit dem richtigen Geld zusammenkommen und etwas schaffen wollen, das Bestand hat, dann klappt das auch. Allerdings geht so etwas im gängigen Urteil nur im „richtigen“ Silicon Valley. Wie schön, dass es da auch mal wieder eine deutsche Erfolgsstory in Sachen (Super-)Computer und (Super-)Chips zu melden gibt: die Pact GmbH in München. Selbst die abgebrühten Experten im Hightech-Land Kalifornien hielten für einen Moment den Atem an, als sie am Montag letzter Woche ganz unvorbereitet von der Sache erfuhren. Und zwar genau dort, wo sie hingehört: auf dem Treffplatz der US-Chipentwickler, dem Microprocessor Forum in San Jose.
Kein Fachvortrag, dazu war es zu spät. Aber ein Ausstellungsstand mit „Silizium auf der Hand“: der XPU 128 („eXtreme Processing Unit“) als Entwicklungsmuster. Der riesige Chip mit 20 mm Kantenlänge und 27 Mio. Transistoren wird bei Amkor als Vorserie in 0,21 mm CMOS gefertigt. Er enthält 128 Prozessorelemente mit 100 MHz Takt und leistet 51,2 Mrd. 32-bit-Festkomma-Operationen pro Sekunde (also 51,2 GigaOps) oder 12,8 Mrd. MAC (Multiply/Accumulate). Eine PC-Einschubkarte („GigaEngine G50“) mit XPU 128 bietet als Entwicklungstool 3,2 GByte/s Bandbreite im Ein- und Ausgang.
Eigentlich gibt es die Pact GmbH (und die kalifornische Pact Corp.) schon länger, wenn auch in stillster Verschwiegenheit. Seit 1996 ist sie am Werk, mit mehr als 20 Patenten und 30-köpfigem Entwickler-Team. Noch haben die Internet-Suchmaschinen sie nicht indexiert: www.pactcorp.com.
Die Idee einer Computerarchitektur mit extrem leistungsfähigen, rekonfigurierbaren und skalierbaren Multiprozessor-Arrays kam dem Pact-Mitgründer Martin Vorbach schon vor neun Jahren. Als Student an der Uni Karlsruhe war er mit Parallelrechnern befasst und konzipierte eine Vorstufe des heutigen Designs: „Wenn wir die Parallelität für die Rechenleistung richtig nutzen wollen, müssen wir sie granularisieren. Wir brauchen eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), die die Parallelität bereits in sich beherbergt.“ So eine CPU ist eine sequenzielle Maschine, mit ALU (Arithmetik/Logik-Einheit), Registern und externen Speichern. Betreibt man sie parallel, wächst der Steueraufwand schnell ins Uferlose. Vorbach: „Davon wollte ich los – weil sich der Programmierer immer um die Synchronisation der Sequenzen kümmern muss.“ Vorbachs Ansatz: Nur die ALUs auf einem Chip zusammenbauen. Jede ALU mit minimaler Intelligenz, gerade so viel, dass die Verteilung des Prozessor-Status“ über das gesamte ALU-Array ermöglicht wird.

Datenfluss läuft synchron ohne Eingriff des Programmierers

Das Array, eine im Aufblick auf den Chip horizontal und vertikal gegliederte Matrix, bildet ein skalierbares kohärentes Rechenwerk. Der Datenfluss zwischen den einzelnen Rechenelementen läuft selbst-synchronisiert – ohne dass sich der Programmierer groß darum kümmern muss. Daten- und Steuerpakete fließen gemeinsam auf breitbandigen Kanälen.
Vorbachs ALU-Array lässt sich wie ein Field Programmable Array (FPGA) rekonfigurieren. Das heißt, die Algorithmen werden dynamisch (in „runtime“) auf dem Array verschaltet, sozusagen als Hardware auf ihm abgebildet („mapped“). Das eliminiert die üblichen Befehlsdekoder sequenzieller CPUs. Neben den ALUs für Fest- oder Gleitkomma-Multiplikationen finden sich Ram-Speicher, breitbandige Datenkanäle und Schnittstellen zu den externen Speichern auf dem Array. Den üblichen Bus, der den Datenfluss begrenzt, gibt es in XPP nicht.
Seine Architektur, da ist sich Vorbach aus Kenntnis der Patentlage sicher, steht ziemlich allein. „Im Umkreis dieses Processing-Modells gibt es heute keinen ernst zu nehmenden Mitbewerber.“ Natürlich, so Vorbach, existieren Konzepte mit multiplen Risc-Prozessoren oder mit Integration der Logik in Prozessorkernen. Sie werden per Verilog oder VHDL programmiert.
Thema Software. Da legen kritische Analysten, die XPP bisher zu Gesicht bekommen haben, den Finger drauf. „Das ist eine Menge Pferdestärken“, warnt Will Strauss von Forward Concepts in Arizona, „und es braucht viele Zügel, um sie zu bändigen.“
Vorbach kontert: XPP passt sich dem Code an – nicht umgekehrt. Doch etliches bleibt zu tun. Bereits lieferbar ist die „Native Mapping Language“ (NML) zur Abbildung datenflussorientierter Algorithmen auf das Array. Noch wichtiger ist die Programmiersprache „Lela“. Sie entsteht zurzeit bei keinem Geringeren als Niklaus Wirth, Pascal-Pionier und Professor an der ETH Zürich. Nächstes Jahr soll auch ein C-Compiler für XPP kommen, wie er in den vorgesehenen Anwendungen gang und gäbe ist.
Wenn das klappt, stehen XPP die Türen offen: in zukünftigen Multimedia-Geräten mit sprachgesteuerter Portabilität. Da ist eine Fülle von Koeffizienten simultan zu berechnen, um Video- und Audio-Samples zu rekonstruieren. Interesse, so Vorbach, kommt auch von Datenbank-Entwicklern und aus dem Sektor der Supercomputer.
Wie ist so etwas möglich im Dinosaurierland der „Old Economy“? Zum Beispiel durch den Einsatz der älteren Unternehmergeneration, die nach dem Ausstieg aus dem vertrauten Familienbetrieb eben nicht nach Florida zum Dauer-Golfen retiriert, sondern Expertise und Ressourcen für Start-ups offeriert. Echte Silicon-Valley-Pioniere sehen das als Ehrensache.

„Business Angel“ finanzierte das junge Unternehmen Pact

Wie Marcel Kreutler. Er hat 1995 seine Kreutler GmbH verkauft, eine international tätige Telecomfirma, spezialisiert auf Sicherheitsanwendungen in Banken und Flughäfen. Als „Business Angel“ finanzierte Kreutler die ersten drei Jahre von Pact, schob 1999 eine deutsche Finanzierungsrunde an, spielt Coach und fungiert heute als CEO.
Den jungen Erfinder Vorbach lernte Kreutler per Zufall kennen. „Ich habe sein Papier durchgesehen und vier Monate von links nach rechts geschoben.“ Dann stieg er ein. Wie viel sein Engagement bis heute gekostet hat, will er nicht sagen. „Wir müssen jetzt vor allem wachsen und auf die internationalen Märkte kommen.“
Natürlich stellte sich anfangs die Frage, ob das ganze Team nach Kalifornien ziehen sollte. „Ich habe mich viele Jahre mit der amerikanischen Venture Kapitalszene beschäftigt.“ Doch Kreutlers Antwort war Nein: „Wir haben in Deutschland hoch ausgebildete Ingenieure, und die Loyalität der Mitarbeiter ist hier eine andere.“ Außerdem fordert Vorbachs Erfindung andere Finanzierungsmodelle als sie das Venturekapital favorisiert. „Unsere Erfindung ist eine Architektur. Darin investiert man in den USA nicht. “ WERNER SCHULZ

Von Werner Schulz
Von Werner Schulz

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