Top500-Liste
Die Top500-Liste ist eine halbjährlich veröffentlichte Rangliste der 500 schnellsten öffentlich bekannten Großrechner der Welt. Gemessen wird die Rechenleistung mit einem einheitlichen Test, dem Linpack-Benchmark, dessen Ergebnis in Rechenoperationen pro Sekunde angegeben wird.
Es gibt Rechner, die viel größer sind als jeder Laptop. Sie füllen ganze Hallen, bestehen aus tausenden zusammengeschalteten Einzelrechnern und kosten oft mehrere hundert Millionen Euro. Solche Maschinen nennt man Supercomputer. Die Top500-Liste ist eine Rangliste dieser Maschinen: Sie führt die 500 schnellsten Anlagen auf, die öffentlich bekannt sind. Wer auf Platz eins steht, betreibt nach dieser Messung den schnellsten bekannten Rechner der Welt. Die Liste erscheint seit 1993 zweimal im Jahr, im Juni und im November, und wird von einer Gruppe von Forschern aus Deutschland und den USA gepflegt.
Was ein Platz in der Rangliste über ein Land aussagt
Supercomputer sind teure Staatsprojekte. Sie werden für Wetter- und Klimamodelle gebraucht, für die Entwicklung von Medikamenten, für Simulationen in der Materialforschung und für militärische Zwecke. Ein Land, das ganz oben steht, zeigt damit, dass es solche Anlagen bauen, bezahlen und betreiben kann. Deshalb hat die Liste immer auch eine politische Seite.
Besonders deutlich wird das im Verhältnis zwischen den USA und China. Beide Länder haben sich über Jahre an der Spitze abgewechselt. Seit die USA den Export bestimmter Hochleistungschips nach China beschränkt haben, meldet China auffällig wenige neue Systeme an die Liste. Fachleute gehen davon aus, dass es dort leistungsfähige Rechner gibt, die schlicht nicht eingetragen werden. Die Liste zeigt also nicht die Welt, sondern nur den freiwillig gemeldeten Teil davon.
Für die Finanzwelt ist die Liste außerdem ein Indikator dafür, welche Hersteller gerade gefragt sind. Wenn die meisten neuen Spitzenrechner mit Grafikchips eines bestimmten Anbieters bestückt sind, ist das ein Signal für dessen Marktstellung. Auch Betreiber von Rechenzentren beobachten die Liste, weil sie zeigt, welche Technik sich in der Praxis bewährt.
Der Linpack-Test und die Einheit Flops
Damit man Rechner überhaupt vergleichen kann, müssen alle dieselbe Aufgabe lösen. Diese Aufgabe heißt Linpack-Benchmark. Der Rechner muss ein sehr großes lineares Gleichungssystem lösen, also viele Gleichungen mit vielen Unbekannten gleichzeitig. Gemessen wird, wie viele Rechenschritte er dabei pro Sekunde schafft.
Die Einheit dafür heißt Flops, kurz für Fließkommaoperationen pro Sekunde. Ein Flop ist grob gesagt eine einzelne Rechnung mit Kommazahlen. Die Spitzenrechner liegen heute im Bereich von Exaflops. Das ist eine Trillion Rechnungen pro Sekunde, also eine Eins mit achtzehn Nullen. Ein guter Laptop schafft ungefähr ein Hundertmilliardstel davon.
Der Test hat einen bekannten Schwachpunkt. Er misst nur eine einzige Art von Rechenarbeit, und zwar eine, die sich sehr gut auf viele Prozessoren verteilen lässt. Viele reale Aufgaben verhalten sich anders, weil sie ständig Daten zwischen den Bauteilen hin- und herschieben müssen. Ein Rechner kann im Linpack-Test glänzen und im Alltag deutlich langsamer sein. Deshalb gibt es Zusatzlisten wie HPCG, die realistischere Aufgaben stellen, und die Green500, die nicht die Geschwindigkeit misst, sondern die Rechenleistung pro Watt Stromverbrauch.
Die Liste in Nachrichten und im Streit um KI-Rechenzentren
Zweimal im Jahr gehen Meldungen durch die Presse, wer gerade den schnellsten Rechner der Welt hat. Deutschland ist dabei regelmäßig vertreten, unter anderem mit dem System Jupiter im Forschungszentrum Jülich, dem ersten europäischen Rechner in der Exaflops-Klasse. Auch das Leibniz-Rechenzentrum bei München und Stuttgart tauchen seit Jahren in den oberen Rängen auf.
Interessant ist, was in der Liste fehlt. Die großen KI-Rechenzentren von Unternehmen wie Google, Microsoft oder Meta melden ihre Anlagen meist nicht an. Sie müssten dafür den Linpack-Test laufen lassen und Details preisgeben, und beides bringt ihnen nichts. Nach Schätzungen von Fachleuten wären mehrere dieser privaten Anlagen sonst auf vorderen Plätzen zu finden.
Ein häufiger Irrtum ist deshalb, die Top500-Liste als vollständige Übersicht über die Rechenleistung der Welt zu lesen. Sie ist eine Rangliste der Teilnehmer, nicht der Existierenden. Wer sie richtig liest, versteht sie als Momentaufnahme der öffentlich finanzierten Forschungsrechner und als Trendanzeiger für die verwendete Technik.