In TRR 89 arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von KIT, Universität Erlangen-Nürnberg und TU München an der effizienteren Nutzung von Rechnerressourcen.

Am 01. Juli 2018 startet die dritte Förderperiode des SFB/Transregio 89  „Invasive Computing“, an dem auch fünf Forscherteams des KIT beteiligt sind. Gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Technischen Universität München sollen neue Wege für den Entwurf und die Programmierung von parallelen Rechnersystemen erforscht werden. Die Grundidee besteht darin, parallele Programme zu befähigen, Berechnungen automatisch auf eine Menge aktuell verfügbarer Ressourcen zu verteilen und diese nach Abarbeitung wieder flexibel freizugeben.

Um diese neue Art der selbstadaptiven und ressourcengewahrten Programmierung auf zukünftigen MPSoCs (engl. Multi-Processor-Systems-on-a-Chip) effizient zu ermöglichen, bedarf es neuer Programmierkonzepte, Sprachen und Compilern wie auch Laufzeit- bzw. Betriebssystemen sowie revolutionärer Architekturen. Die Notwendigkeit für diese Forschung ergibt sich aus der rasanten Entwicklung in dem Bereich der Prozessorentwicklung.
Im Jahr 2020 werden voraussichtlich auf einem einzigen Chip mehr als 1000 Prozessoren untergebracht werden können. Dieser Fortschritt bringt jedoch vermehrt Prozessschwankungen sowie eine drastisch zunehmende Fehl- und Ausfallquote mit sich und macht eine effiziente statische und zentrale Verwaltung der Ressourcen unmöglich. Prinzipien der Selbstorganisation sollen helfen, um Fehler und Varianzen zu tolerieren, aber auch um Skalierbarkeit sowie höhere Ressourceneffizienz und Auslastungen zu erzielen. In einem invasiven Programm erfolgt die Verteilung der Berechnungen zur Laufzeit und abhängig vom Zustand der Ressourcen.

„Durch invasives Rechnen wollen wir nachhaltig Einfluss auf die zukünftige Entwicklung von Mehrkernrechnern nehmen“, erklärt Professor Jörg Henkel, neben Prof. Gregor Snelting einer der Standortkoordinatoren des KIT.  Dabei stehen die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Rechnersysteme im Vordergrund der Forschungsarbeit. „Software muss sich an Hardware automatisch adaptieren können und umgekehrt“, so Henkel. „Auf diese Art und Weise werden zukünftige Mehrkernrechner wesentlich besser arbeiten, insbesondere was Energieeffizienz und Rechenleistung angeht.“

Am KIT sind neben der Gruppe um Professor Henkel auch die Forschungsgruppen von Prof. Rüdiger Dillmann, Prof. Peter Sanders und Prof. Gregor Snelting sowie von Professor Becker aus der Elektrotechnik beteiligt.
Der SFB/Transregio 89 „Invasive Computing“ startete am 1. Juli 2010 und ist auf 12 Jahre hin angelegt.