Languages and Compilers for Scientific Computation

Aktuelle Hochleistungsrechenanlagen sind durch mehrstufige Parallelität, hierarchische Speicher und komplexe Organisationsstrukturen charakterisiert; sie decken ein breites Spektrum von Architekturen ab, das von Workstations über Parallelrechner bis zu heterogenen Systemen reicht. Solche Anlagen werden auf viele bedeutende Probleme in Forschung und Entwicklung angewandt; ihr Einsatz für die Simulation und Optimierung komplexer Abläufe, die in der Natur, bei industriellen Prozessen oder wissenschaftlichen Experimenten auftreten, hat zu bedeutenden Durchbrüchen in Wissenschaft und Forschung verholfen. Der erfolgreiche Einsatz von Hochleistungsrechensystemen ist mittelfristig an die Existenz von Softwaresystemen gebunden, welche das Bindeglied zwischen der hochspezialisierten Hardware und den Applikationen herstellen und einem breiten Spektrum von Benutzern einfachen und gleichzeitig effizienten Zugang zu diesen Rechensystemen ermöglichen. Dies ist das zentrale Thema, das die Gründung des Spezialforschungsbereichs AURORA motivierte und nach wie vor die Forschungsaktivitäten in diesem SFB dominiert. AURORA ist ein interdisziplinäres Projekt, das synergetisch die Aktivitäten einer Reihe von Teilprojekten zusammenfasst. Das gemeinsame Ziel besteht darin, die Programmierung von Hochleistungsrechenanlagen auf hoher Abstraktionsebene bei gleichzeitiger Wahrung hoher Objektcodeeffizienz zu ermöglichen. Dies erfordert eine globale Analyse und Behandlung der Problematik: die Forschungsagenden von AURORA reichen demnach von Modellen, Applikationen und Algorithmenentwurf bis zur Entwicklung von Programmiersprachen, Compilern und Programmierumgebungen. Diese Arbeiten sind Teil von weltumspannenden Aktivitäten, deren Ziel die einfachere Benutzung heutiger Rechensysteme ist. Mittelfristig tragen diese Arbeiten zur Entwicklung einer globalen Softwareindustrie bei, in deren Rahmen "Osterreich eine bedeutende Rolle spielen kann. Wichtige neuere Resultate in AURORA schließen die Entwicklung einer neuen Version, WIEN2k, eines quantenmechanischen Programmpakets ein, das von mehr als 500 Institutionen weltweit benutzt wird. Neue parallele Algorithmen wurden für lineare Programmierung, Eigenwertprobleme, und Fast Fourier Transform konzipiert. Im Rahmen des Vienna Fortran Compilers wurden neue Sprachkonzepte entworfen, implementiert, und im Kontext von Anwendungen validiert; diese Arbeiten werden durch wichtige neue Entwicklungen intelligenter Softwarewerkzeugen, insbesondere für die Leistungsanalyse, ergänzt. AURORA besteht aus den folgenden Teilprojekten: Koordinationsprojekt Leiter: Hans P. Zima Sprachen, Compiler und Laufzeitsysteme für Wissenschaftliches Hochleistungsrechnen Leiter: Siegfried Benkner und Hans P. Zima Software-Werkzeuge Leiter: Thomas Fahringer Numerische Algorithmen und Software Leiter: Christoph Überhuber Hochleistungsrechnen im Finanzwesen Leiter: Georg Pflug Parallelisierung des Programmpakets WIEN97 für Quantenmechanische Berechnungen Leiter: Karlheinz Schwarz