Fallstudie: Parallele Realisierung geophysikalischer Basisalgorithmen in Java

Zusammenfassung.

Der Programmiersprache Java wird oft nachgesagt, daß sie zu langsam für ernsthafte Softwareentwicklung sei, besonders im Bereich des wissenschaftlichen Rechnens. Das Ergebnis dieser Fallstudie zeigt jedoch, daß bei parallelen geophysikalischen Anwendungen eine Verlangsamung von weniger als Faktor 4 im Vergleich zu einer äquivalenten Realisierung in Fortran90 bzw. High Performance Fortran (HPF) erreicht werden kann. Dieses Resultat wurde sowohl auf einer parallelen Maschine mit gemeinsamem Speicher (SGI Origin2000) als auch auf einer Maschine mit verteiltem Speicher (IBM SP/2) erreicht. Der Geschwindigkeitseinbuße stehen sprachspezifische Vorteile von Java gegenüber Fortran90/HPF gegenüber: Objekt-orientierter Java-Code ist leichter zu warten und wiederzuverwenden als Fortran-Code und darüberhinaus vollständig portabel, sogar zwischen Parallelrechnern mit unterschiedlichen Speicherkonzepten. Ferner ist zu erwarten, daß bessere Übersetzertechnologien den Leistungsunterschied zwischen Java und Fortran weiter verkleinern werden.

Abstract.

Java is often accused of being too slow for serious programming, especially for scientific problem solving. However, we found that for a large-scale geophysical application, Java code compiled with current just-in-time compilers runs slower than Fortran by a factor of at most 4, on both a shared-memory parallel machine (SGI Origin2000) and a distributed-memory parallel machine (IBM SP/2). The slowdown is easily offset by the following advantages: (a) object-oriented Java code is easier to maintain and reuse than Fortran code, (b) Java code is fully portable, even among parallel computers with different memory models. Furthermore, better compiler technology is on the horizon, which will narrow the performance gap even more.