Parallele Algorithmen - Ra.informatik.tu-darmstadt.de - Technische ...

1. Einleitung
Dieses Kapitel wird zuerst eine Motivation liefern, parallele Systeme näher zu betrachten
und anschließend einen Überblick über diese Arbeit geben. Zudem wird in diesem Kapitel
der Begriff der Aufwandsbetrachtung, wie er in dieser Arbeit verwendet wird, definiert.
1.1. Motivation
Schon seit Jahren liest man oft, dass die Möglichkeiten zur Leistungssteigerung der Prozessoren
durch Vermehrung der Transistoren bald ausgereizt seien. Es wird befürchtet,
dass die Strukturen dann nicht mehr in dem Maße weiter verkleinert werden können,
wie es nötig wäre, um eine Leistungssteigerung durch kleinere und dadurch mehr Transistoren
zu erzielen. Eine Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit weiter zu steigern, bieten
die Quantenrechner. Diese sind zur Zeit aber noch nicht ausreichend erforscht und produzierbar
1 , um Marktreife zu erlangen.
Davon abgesehen stellen Quantenrechner die Informatik vor bislang ungeahnte Probleme,
müssen dann doch neue Kryptoverfahren entwickelt 2 und auf eine andere als bislang
gewohnte Weise implementiert werden. Es ist davon auszugehen, dass die Quantenrechner
in den nächsten Jahren noch nicht reif für die Massenproduktion sind, weshalb man
sich nach anderen Alternativen zur Leistungssteigerung umgesehen hat.
Der geschickte Aufbau von parallelen Architekturen und eine gute Programmierung für
sie bieten die Möglichkeit, Laufzeitverbesserungen zu erlangen, ohne die Anzahl der
Transistoren pro Chip bzw. Prozessor zu erhöhen. Aus diesem Grund sind parallele
Systeme und der Aufbau von neuen parallelen Architekturen in letzter Zeit wieder vermehrt
im Interesse der Wirtschaft. So stellten Sony, Toshiba und IBM letztens den
Cell-Prozessor [Web05] vor, einen Chip, der über insgesamt neun Prozessoren verfügt
und unter anderem in die PS3 (Playstation 3) eingebaut werden soll.
Mit dieser Entwicklung werden Parallelrechner für die breite Bevölkerung und damit
auch für Nicht-Akademiker interessant. Es wird dadurch nötig, sich Gedanken zu machen,
wie man die bisherigen sequentiellen Algorithmen geschickt auf ein paralleles System
übertragen kann.
1 Es ist bereits gelungen, im Labor einen Quantenrechner zu bauen, der die Zahl 15 faktorisiert. Größere
Quantenrechner sind bislang noch nicht gelungen.
2 Elliptische Kurven gelten bislang als sicher gegenüber Angriffe mit Quantenrechnern. Zudem wurden
auch schon Kryptoverfahren auf Quantenrechnern entwickelt, die sicher sind. Allerdings ist auch hier
die Technik noch nicht ausgereift genug, als dass Marktreife erlangt würde.
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