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So baut ihr einen Mini-Supercomputer für unter 100 Euro

Groß wie ein Wandschrank und viele Millionen Euro teuer – so stellen wir uns einen Supercomputer vor. Ein Bastler beweist, dass es auch anders geht.
19.4.18
Supercomputer aus mehreren Microcontrollern
Bild: Wei Lin | Github

Sie lösen komplizierte Matheaufgaben, liefern sich epische Hacking-Schlachten oder sagen Hurrikans voraus. Supercomputer werden von Forschungsinstituten und Regierungen eingesetzt, um die komplexesten Aufgaben unserer Zeit zu lösen. Meistens besteht ein Supercomputer aus hunderten oder tausenden einzelnen Computern, die durch eine Software miteinander vernetzt sind – in diesem Fall spricht man von einem Cluster. Die Computer im Cluster führen parallel ähnliche Prozesse aus. Doch wenn man ihre Rechenleistung kombiniert, kommt ein System heraus, das leistungsfähiger als jeder einzelne Computer auf der Welt ist.

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Supercomputer können so groß wie ein Basketballfeld sein und kosten normalerweise viele Millionen Euro. Doch ein Github-Nutzer namens Wei Lin beweist, dass man ein Computer-Cluster bauen kann, das in jede Schreibtischschublade passt – und sehr billig ist.

Lin beschreibt auf Github ausführlich, wie das Computer-Cluster aus sechs ESP32-Mikrocontrollern zusammengesetzt wird. Diese Mikrocontroller sind kleine Computer mit einem winzigem Speicher und Prozessor. Der ESP32 ist ähnlich aufgebaut wie ein Raspberry Pi, aber deutlich günstiger.

Ein einzelner Raspberry Pi kostet um die 30 Euro, einen ESP32 bekommt man bereits für unter zehn Euro. Der ESP32 ist so billig, weil er in China produziert wird; Raspberry Pi kommt aus Europa. Im Los Alamos National Lab steht bereits ein beeindruckendes Raspberry-Pi-Cluster mit 750 Prozessoren. Doch solche Projekte können für Hobby-Bastler schnell zu teuer werden. Die sechs Mikroprozessoren in Lins Cluster kosten hingegen ungefähr so viel wie zwei Raspberry Pi und haben mehr Rechenpower.

Am meisten Arbeit hatte Lin damit, die Abläufe der Chips zu koordinieren. Lin entschied sich für ein Programm namens Celery, das optimal geeignet ist, um Abläufe auf verschiedenen Prozessoren zu synchronisieren.

In einem Video lässt Lin ein Programm auf einem Cluster mit drei Prozessoren laufen. Lin erklärt, dass die Software eine Liste mit Aufgaben an das Cluster sendet. Jeder Prozessor wählt eine Aufgabe von der Liste, erledigt sie und schickt das Ergebnis zurück, bevor er mit der nächsten Aufgabe beginnt. Gleichzeitig kommunizieren die Chips untereinander und koordinieren ihre Arbeit. Selbstverständlich könnte man das Cluster um zusätzliche Chips erweitern.

Das Programm selbst ist nicht besonders spektakulär: Es zählt Wörter.

Weltbewegende physikalische Probleme lassen sich mit Lins Computer nicht lösen. Aber er veranschaulicht die Arbeitsweise von Supercomputern und zeigt, dass man auch mit kostengünstiger Hardware komplexe Berechnungen durchführen kann.

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