Abstract Die Entwicklung der elektronischen Datenverarbeitung hat im letzten halben Jahrhundert einen der am rasantesten wachsenden Wirtschaftszweige hervor gebracht. Alles begann damit, dass Konrad Zuse in Deutschland und John von Neumann in Princeton, USA ungefähr zur gleichen Zeit, aber unabhängig voneinander ein Konzept zur Entwicklung von Rechenautomaten auf Röhrentechnologiebasis aufstellten. Alle vorher in Gebrauch befindlichen Rechennmaschinen waren rein mechanischer Natur. Ein Bekannter Vertreter dieser Gattung ist der Hollerith-Sortierautomat von der DEHOMAG (später in der IBM aufgegangen). Die ersten Gehversuche auf dem Gebiet der elekro-mechanischen Datenverarbeitung wurden mit Hilfe fest verdrahteter Logiken realisiert, die aber nur einen begrenzten Umfang erreichen konnten. Mit steigendem Funktionsumfang wurde die Verdrahtung zu komplex und die Bedienelemente in Form von Patchfeldern (Steckbrücken; analog zur Handvermittlung im frühen Fernsprechverkehr) unübersichtlich. Steigende Komplexität bedeutet also gleichzeitig größer werdende Entropie. Ein Ausweg aus dieser Sackgasse bot eine Verschaltung von Röhren und Relais zu logischen, komplexen Gattern an. Diese Entwicklungen auf dem Gebiet der Rechenanlagen wurden vor dem Hintergrund des 2. Weltkriegs gemacht. Die kriegsbeteiligten Konfliktparteien investierten aufgrund des aus damaliger Sicht hohen Potentials dieser Technologie enorme Ressourcen, die zur Entwicklung von noch aufwendigeren Rechenanlagen führten. Diese Maschinen waren jedoch eingeschränkt gebrauchsfähig, da immer wieder Defekte auftraten. Zusätzlich war der Geschwindigkeitsfaktor bei diesen Maschinen ziemlich niedrig, aber immer noch höher als bei einer von Hand ausgeführten Rechenoperation. Anekdote: Der Begriff Bug als Ausdruck für einen Fehler kommt aus dieser Zeit. Die Maschinen an denen gearbeitet wurde standen teilweise in einfachen Holzgebäuden und so mancher Käfer suchte sich den warmen Platz aus, um dort ein Nest zu bauen oder nach Gusto einen Kurzschluss zu verursachen. Diese Maschinen wurden zum „knacken" von verschlüsseltem Funkverkehr für Geheimdienste verwendet, sodass trotz des anfänglich schlechten Verhältnisses von Leistung zu Aufwendungen weiterhin Entwicklungen vorangetrieben wurden. Eine weitere Verwendung fand man in der Flugbahnberechnung von Artilleriegeschossen. Im zweiten Weltkrieg erlangten Rechenautomaten während der Genozide seitens des Deutschen Reiches eine traurige Berühmtheit. Mit Hilfe von Volkszählungen versuchte man statistische Erhebungen anzufertigen, um somit unmittelbar den Holocaust vorzubereiten. Somit ist erkennbar, dass sich sogar Rechenanlagen, die universal verwendbar sind und nicht auf einen bestimmten Zweck hin konzipiert wurden, sich für niedere Motive der Menschen missbrauchen lassen. Die heute so oft gestellte Frage nach dem Dual-Use-Charakter hätte also durchaus schon damals im Raum stehen können. Mit der Entwicklung der Transistortechnologie machte die Evolution elektronischer Datenverarbeitungsanlagen einen enormen Sprung und es konnten komplexere Anwendungsgebiete erschlossen werden. Seit der Einführung der Transistortechnologie Evolutionssprung stand mit der Einführung von Halbleiter-Transistoren, also der Erzeugung hochintegrierter Schaltkreise (IC = integrated circuit) an, deren Strukturen beständig verkleinert wurden. Diese Beobachtung wurde 1961 vom Intel-Mitarbeiter Gordon Moore im bekannten Moore’schen Gesetz formuliert. Dieses besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren, bezogen auf die Chipfläche, also die Integrationsdichte und die Rechenleistung in einem Zeitraum von 18 Monaten um den Faktor 2 erhöht. Es liegt also ein exponentielles Wachstum vor. Die Leiterbahnen und Transistoren werden also beständig schrumpfen und dichter zusammenrücken. Dies kann jedoch nicht beliebig fortgeführt werden, da ab einem gewissen Punkt Elektronen von einer Leiterbahn auf eine andere überspringen können. Dadurch werden im günstigsten Fall falsche Ergebnisse geliefert, im schlimmstmöglichen Fall, verweigert der Chip die Arbeit, da die Logik außer Kraft gesetzt ist. Durch diese technisch machbare Schranke waren die Entwickler von extrem leistungsfähigen Computersystemen gezwungen sich diagonal zur, sich beständig vorverlagernden, Entwicklungsgrenze zu bewegen. Es wurden Ansätze zur Parallelverarbeitung von Rechenaufgaben entwickelt, also einer Arbeitsteilung zwischen mehreren Prozessoren. Damit war es möglich Rechenoperationen in weniger Taktzyklen auf mehreren Prozessoren parallel abzuarbeiten, wo ein Einprozessorsystem eine deutlich längere Verarbeitungszeit beanspruchen würde. Aus diesem Gedankenansatz entwickelten sich verschiedene Implentierungsformen von parallelverarbeitenden Rechnersystemen, wie Vektorrechner, symmetrische Multiprozessorsysteme, massiv-parallele Rechner und das Cluster-Computing. In den folgenden Kapiteln wird auf Ansätze und Beispiele für die einzelnen Implementierungsarten eingegangen.
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