Der Vorschlag klang verwegen, die Reaktion der Kollegen war verhalten: Sie wollten versuchen, verkündeten die Computerwissenschaftler Ben Segal und Les Robertson vom europäischen Kernforschungszentrum Cern in Genf, die teuren Großrechner der Einrichtung durch handelsübliche Mikrocomputer zu ersetzen.

Skepsis schien angebracht. Schließlich ist selbst der riesige Cern-Rechnerpark (Jahresbudget: 22 Millionen Mark) dem gewaltigen Datenbedarf der Hochenergie-Physik gelegentlich kaum gewachsen. »Am Anfang«, erinnert sich Projektleiter Robertson, »wollte niemand so recht mitziehen.«

Segal und Robertson, bereits seit Anfang der siebziger Jahre bei Cern, ließen sich davon nicht abschrecken. 450 000 Mark wurden den beiden unorthodoxen EDV-Veteranen schließlich für ihr exotisches Vorhaben bewilligt, den Rest mußten sie sich bei anderen Abteilungen zusammenbetteln.

Auf einer Fachkonferenz in San Antonio (US-Staat Texas) konnte Supercomputer-Fachmann Segal nun den Erfolg des ungewöhnlichen Projekts (Gesamtkosten: 2,2 Millionen Mark) verkünden: Die Genfer Arbeitsgruppe hat ein Dutzend leistungsstarker Arbeitsplatz-Computer ("Workstations") so geschickt miteinander verschaltet, daß sie die anderthalbfache Leistung des gesamten Cern-Rechenzentrums bringen; eigens dafür wurde eine Spezialsoftware namens »Shift« entwickelt, die nun auch am Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg verwendet wird.

Gigantische Datenmengen werden am Cern umgesetzt, wo Hochenergie-Physiker aus aller Welt nach den Grundbausteinen des Universums forschen. Dazu lassen sie in einem unterirdischen Beschleunigerring (Länge: 27 Kilometer) beinahe lichtschnelle Atomteilchen aufeinanderprallen; hochempfindliche Meßgeräte zeichnen die Kollisionen auf. Die so gewonnenen Rohdaten sind auf Magnetbändern gespeichert, Jahresausbeute 1991: etwa 100 000 Bandkassetten, eine Datenmenge (insgesamt rund 20 Terabyte), die dem Text von 48 Millionen SPIEGEL-Heften entspricht. Häufig angeforderte Bänder werden von Robotern in die Computer-Laufwerke eingelegt, um die anderen kümmert sich das Personal im Rechenzentrum.

Die vollklimatisierte Rechnerhalle des Cern, hoch und weitläufig wie ein Flugzeug-Hangar, beherbergt bisher neben Großrechnern von IBM und Digital Equipment (sogenannten Mainframes) auch einen besonders leistungsfähigen Supercomputer vom Typ Cray X/MP-48 (jährliche Wartungkosten: rund eine Million Mark), dessen Leasing-Vertrag allerdings im Oktober ausläuft und der im nächsten Jahr ausgemustert werden soll. Shift sorgt nun dafür, daß die Wissenschaftler auch ohne Cray weiterarbeiten können - mit voller Leistung, aber auf Sparflamme.

Dem Benutzer am Bildschirm präsentiert sich das neue System aus zwölf mit Spezialkabeln vernetzten Workstations, ausgestattet mit leistungsstarken Risc-("Reduced Instruction Set Computer«-)Prozessoren, wie ein einziger mächtiger, zahlenfressender Großcomputer, ähnlich seinem Vorbild, dem Cray-Rechner. Den Cern-Entwicklern kam es jedoch nicht allein auf wissenschaftliche Rechenleistung an.

So muß sich die neue Anlage auch blitzschnell aus dem riesigen Speicherband-Archiv des Rechenzentrums bedienen, damit die anfallenden Datenmengen in brauchbare Ergebnisse umgewandelt werden können. Dazu weist das Shift-Programm den zwölf vernetzten Mikrocomputern der Cern-Installation verschiedene Aufgaben zu: *___Drei sogenannte Tape-Server stellen, als digitale ____Bibliothekare, die jeweils benötigten Datenbänder ____("tapes") bereit; für einen einzigen Rechenvorgang ____werden zuweilen 40 Gigabyte an Daten bewegt - der ____Inhalt einer gutbestückten Stadtbibliothek mit 80 000 ____Büchern. *___Sechs »Disk-Server« kontrollieren Hunderte von kleinen, ____kostengünstigen Festplatten-Speichern ("disks"), die ____sich auf diese Weise von den jeweiligen ____Auswertungsprogrammen wie eine einzige Riesenplatte ____behandeln lassen; hier werden die Daten vom Band ____"zwischengelagert«, um sie anschließend bei Bedarf ohne ____Verzögerung direkt abrufen zu können. *___Drei »CPU-Server« wiederum verteilen die ____wissenschaftlichen Rechenaufgaben auf die ____Zentralprozessoren ("Central Processing Units") der ____Computer im Netzwerk; Stunden, manchmal sogar Tage kann ____es dann dauern, bis sich das System mit dem ____ausgetüftelten Ergebnis wieder beim Benutzer meldet.

Die besondere Leistungsfähigkeit der mittels Shift zusammengeschalteten Maschinen, so zeigte sich bereits in der Erprobungsphase, würde auch die Skeptiker überzeugen. Die Rechenleistung der eingesetzten Computer wird am Cern in besonderen Berechnungseinheiten gemessen, den »Cern-Units«.

Das schlaue Shift-Netzwerk bescherte, wie von Segal und Robertson angekündigt, dem Cern einen enormen Schub an Computerkraft. Waren die bisher eingesetzten Großrechner zusammen auf 160 Einheiten gekommen, so bringt es das Shift-Ensemble demgegenüber bereits auf 250 Cern-Units.

Weiterer Vorteil des »skalierbaren, heterogenen, integrierten« Shift-Systems ("Scalable Heterogeneous Integrated Facility"): Die Leistung des Super-Netzwerks läßt sich, je nach Bedarf, durch schlichtes Abkoppeln oder Anschließen von Rechnern proportional verringern oder steigern ("skalieren"); dafür kann Standard-Hardware von verschiedenen Herstellern verwendet werden. In Genf läuft Shift auf Maschinen von Silicon Graphics, Hewlett-Packard und Sun.

Die Leistungsfähigkeit solcher modernen Workstation-Computer halten Fachleute für noch lange nicht ausgereizt.

Im Prinzip funktionieren die hochspezialisierten Risc-Mikroprozessoren nach Art eines Rennrades, bei dem Gepäckträger, Schutzbleche und Beleuchtung weggelassen wurden, um hinderliches Gewicht zu sparen. Die meisten Computeranwendungen, hatten Chipdesigner herausgefunden, benötigen in Wahrheit nur einen Bruchteil der vielfältigen Funktionen herkömmlicher Prozessoren. Daraufhin wurden die »abgemagerten« Risc-Mikrochips mit stark reduziertem Befehlsvorrat entwickelt. Mit ihnen ließ sich die Rechnergeschwindigkeit beträchtlich steigern.

So erlaubten es Risc-Chips beispielsweise, komplexe Bilder zu berechnen, differenzierte Farben auf den Bildschirm zu zaubern oder dem Workstation-Benutzer eine komfortable grafische Bedien-Oberfläche zu bieten.

Mit dem Shift-Programm, das mehrere Workstations als eine einzige Maschine behandelt, wird das Potential der Risc-Chips nun auf neue Art ausgeschöpft. Die Cern-Forscher brauchten ein speicherstarkes System, das sich zu einem Rechenauftrag alle nötigen Informationen selbst zusammensuchen und erst nach getaner Arbeit wieder melden sollte: »Diese großrechnerähnliche Arbeitsweise«, erklärt Les Robertson, »fehlte bisher bei Mikrocomputern.«

Mit Shift, lobt der für die EDV zuständige Cern-Direktor Roy Billinge, werde es der bisher so computerbedürftigen Forschungseinrichtung Cern nun sogar möglich, »Computer-Leistung zu exportieren«. Auf Großrechner allerdings, erklärt Billinge, könne dennoch nicht verzichtet werden: »Nur mit einem Mainframe«, betont der EDV-Manager, »lassen sich 1000 Benutzer gleichzeitig bedienen.«

Um den Shift-»Export« zu beschleunigen, wird das Software-Paket vom Cern an wissenschaftliche Einrichtungen kostenlos weitergegeben, so zum Beispiel an Desy in Hamburg, wo Anfang Juni »Hera« in Betrieb genommen wurde, der modernste Teilchen-Beschleunigerring der Welt.