1-1-2001 | Aus MONITOR 1/2001 Gedruckt am 25-06-2017 aus www.monitor.co.at/index.cfm/storyid/3165
Wirtschaft

XPP - der Supercomputer aus Old Germany

Die Münchner Startupfirma Pact GmbH überrascht die Fachwelt mit einer neuartigen Parallel-Prozessor-Architektur: "eXtreme Processing Platform". XPP könnte Multimediageräte und ihre Bediener-Schnittstellen revolutionieren.

Werner Schulz

Der XPU 128 ("eXtreme Processing Unit") ist ein Entwicklungsmuster. Der riesige Chip mit 20 mm Kantenlänge und 27 Mio. Transistoren wird bei Amkor als Vorserie in 0,21 µm CMOS gefertigt. Er hält 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 Gigabyte/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. Die Idee einer Computerarchitektur mit extrem leistungsfähigen, rekonfigurierbaren und skalierbaren Multiprozessor-Arrays kam dem Pact-Mitgründer Martin Vorbach schon vor neun Jahren. Als Student dann, 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, seit Olims Zeiten, eine sequenzielle Maschine, mit ALU (Arithmetik/Logik-Einheit), Registern und externen Speichern. Betreibt man sie parallel, wächst der Steueraufwand schnell ins Uferlose. "Davon wollte ich los - weil sich der Programmierer immer um die Synchronisation der Sequenzen kümmern muss."

Vorbachs Ansatz: Nur die ALUs auf einem Chip zusammen bauen. Jede ALU mit minimaler Intelligenz, gerade so viel, dass die Verteilung des Prozessor-Status über das gesamte ALU-Array ermöglicht wird.

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 Vorbachs 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. "Als Paradigma nicht neu."

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."

Kontert Vorbach: XPP passt sich dem Code an - nicht umgekehrt. Doch etliches bleibt zu tun. Bereits lieferbar ist die "Native Mapping Language" (NML) zur Abbildung datenfluss-orientierter Algorithmen auf das Array. Noch wichtiger ist die Programmiersprache "Lela". Sie entsteht zur Zeit bei keinem Geringeren als Niklaus Wirth, Pascal-Pionier und Professor an der ETH Zürich. Nächstes Jahr, verspricht Vorbach, soll auch ein C-Compiler für XPP kommen, wie er in den vorgesehenen Anwendungen gang und gäbe ist.

Wenn das so 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 dezidierten 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 Startups offeriert. Echte Silicon-Valley-Pioniere sehen das als Ehrensache.

Wie Marcel Kreutler. Er hat 1995 seine Kreutler GmbH verkauft, eine international tätige Telekomfirma, 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. Fungiert als CEO.

Den jungen Erfinder Vorbach lernte Kreutler per Zufall kennen. "Ich habe sein Papier durch gesehen 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."

Das scheint bestens eingefädelt. Natürlich stellte sich die Frage, ob das ganze Team nach Kalifornien ziehen sollte. "Ich habe mich viele Jahre mit der amerikanischen Venturekapitalszene beschäftigt." Doch Kreutlers Antwort war Nein: "Wir haben in Deutschland hoch ausgebildete Ingenieure." Zweitens: "Die Loyalität der Mitarbeiter ist hier eine andere, wie die Unternehmenskultur."

Natürlich fordert Vorbachs Erfindung, mit ihrem langen Anlauf zum Markt, andere Finanzierungsmodelle als sie das Venturekapital favorisiert. "Unsere Erfindung ist eine Architektur. Darin investiert man in den USA nicht. Dort müssen Sie eine Business-Idee haben, die direkt aus einem Zielmarkt kommt."

http://www.pactcorp.com