Weltrekord in energieeffizienter Datenverarbeitung durch stromsparende Prozessoren

Informatiker der Goethe Universität Frankfurt und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben im Frühjahr 2010 ein Verfahren entwickelt, das den Energieverbrauch bei der Verarbeitung großer Datenmengen deutlich reduziert. Damit erzielten sie einen neuen Weltrekord bei einem internationalen Wettbewerb zur effizienten Sortierung von Daten. Verglichen mit den vorherigen Rekordhaltern von der Stanford University steigerten sie die Energieeffizienz um das Drei- bis Vierfache. Verzeichnet ist der Weltrekord in dem seit Jahrzehnten etablierten „Sort Benchmark“, den Fachleute etwa von den Unternehmen Hewlett-Packard und Microsoft veröffentlichen.
Das Forscherteam um Prof. Ulrich Meyer von der Goethe Universität und Prof. Peter Sanders vom KIT ermöglichte den Rekord durch den Einsatz von scheinbar unkonventioneller Hardware: anstelle von Strom schluckenden Serverprozessoren verwendeten die Wissenschaftler erstmals Prozessoren vom Typ „Intel Atom“. Das sind Mikroprozessoren, die eigentlich für Netbooks entwickelt wurden.
Die im Vergleich zu Serversystemen schwächere Rechenleistung konnte durch den Einsatz hocheffizienter Algorithmen kompensiert werden. Anstelle von Festplatten, die viel Strom zum Antrieb der mechanischen Komponenten brauchen, kamen sogenannte „Solid State Disks (SSDs)“ zum Einsatz, die deutlich schneller und gleichzeitig sparsamer sind. Das für die Wissenschaftler überraschende Rekordergebnis werfe, so Meyer, die Frage auf, ob der zunehmende Energiehunger der Informationstechnik nicht deutlich gesenkt werden könne. „Auf lange Sicht sollten viele kleine, sparsame und kooperierende Systeme die bislang üblichen schwergewichtigen ersetzen“, bekräftigt Sanders.

Ausgangspunkt war für die Wissenschaftler ein Schlüsselproblem in der Informatik, das Sortieren von Daten. Rechner, die über das Internet miteinander vernetzt sind, erzeugen immer größere Datenmengen. Um diese auswerten zu können, muss man sie zunächst nach einem bestimmten Kriterium sortieren. Das effiziente Sortieren von Daten ist daher von zentraler Bedeutung für Suchmaschinen und Datenbanken – und damit ein wichtiges Forschungsthema in der theoretischen wie auch in der praktischen Informatik.
In den drei Kategorien des Wettbewerbs, bei dem das Forscherteam gewann, mussten jeweils 10GB, 100GB bzw. 1TB an Daten sortiert werden, bestehend aus Datensätzen zu je 100 Byte. Selbst für die größte Datenmenge, die einem Papierstapel von 10 Kilometern Höhe entspricht, benötigten die neuen Rekordhalter nur 0,2 Kilowattstunden. Das ist ungefähr so viel Energie, wie zum Aufkochen von zwei Litern Wasser benötigt wird.
Unter der Leitung von Meyer und Sanders entwickelten die Doktoranden Andreas Beckmann (Goethe-Universität) und Johannes Singler (KIT) das energiesparende System. Die Forschergruppen der beiden Universitäten genießen internationales Renommee für ihre Forschung zum Entwurf und der Implementierung effizienter Algorithmen zur Verarbeitung großer Datenmengen. Verzeichnet ist der Weltrekord in dem seit Jahrzehnten etablierten „Sort Benchmark“. Die Forscher gewannen in den „JouleSort“-Kategorien.

Mehr Informationen: Prof. Ulrich Meyer, Algorithm Engineering, Campus Bockenheim, Tel.: (069) 798-28433, This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. .

 

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