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Raspberry Pi Supercomputer

Lehrstuhl: DS

Betreuer: Oliver Urbann, Ingmar Schwarz,

Beginn ab: 1.10.2014

Maximale Anzahl der Teilnehmer: 8

Beschreibung: Der Raspberry Pi hat sich innerhalb von zwei Jahren zu einem beliebten Produkt für private Projekte durchgesetzt, wobei die Bandbreite von der Ansteuerung einer Leuchtdiode [1], über die Nutzung als Media Center bis hin zu privatem Cluster-Computing reicht [2,3,4]. Den Vorteil des kleinen Formfaktors, des geringen Preises und der geringen Stromaufnahme zur Nutzung auch außerhalb der Lehre hat den Hersteller dazu veranlasst eine neue Art das Raspberry Pi Compute Module anzubieten [5]. Dies ist ein Raspberry Pi Model B in Form eines SO-DIMMS, speziell entwickelt für den industriellen Einsatz in selbstentwickelten Produkten. Der Entwickler hat so den Vorteil, nicht für jedes Produkt einen neuen Computer entwerfen zu müssen, sondern auf ein fertiges und günstiges Massenprodukt zurückgreifen zu können.

Alle aufgeführten Vorteile des Raspberry Pis gelten insbesondere für das Compute Module. Auch wenn die Leistung eines einzelnen eher als gering zu bezeichnen ist, ermöglicht es nun, besonders günstig strom- und platzsparende Cluster-Systeme zu entwickeln [6]. Eine Möglichkeit dieses umzusetzen ist die Entwicklung einer Platine, welche bereits mit USB-zu-Netzwerk Adapterchips und Switches in Form von speziellen ICs ausgerüstet ist, so dass es ausreicht die Compute Module auf die Platine zu stecken, um einen Cluster-System zu erhalten. Dabei sind auch Erweiterungen denkbar, wie beispielsweise die Nutzung des Second Memory Interfaces, um den Compute Modulen geteilten Speicher zur Verfügung zu stellen. Es gibt bereits einige Software, die einen solchen Cluster als einen einzelnen Rechner erscheinen lassen, beispielsweise Mosix der Hebrew University of Jerusalem [7]. Der Benutzer kann diesen wie einen normalen Arbeitsplatzrechner nutzen und Programme starten, die je nach Auslastung automatisch auf die anderen Knoten verteilt werden.

In dieser Projektgruppe soll die Platine zunächst exakt spezifiziert, entworfen (Layout und Routing) und bis hin zum funktionierenden Prototypen (PCB-Herstellung durch externe Dienstleister, Auflöten der Bauteile) entwickelt werden. Bei erfolgreicher Durchführung werden die Teilnehmer nach der Projektgruppe in der Lage sein, eine Projektidee selbstständig zu entwickeln und bis zur prototypischen Produktreife umzusetzen, so dass auch eine Finanzierung beispielsweise über die bekannten Crowdfunding-Plattformen möglich ist.

[1] https://projects.drogon.net/raspberry-pi/gpio-examples/tux-crossing/gpio-examples-1-a-single-led/
[2] http://t3n.de/news/raspberry-pi-cluster-467237/
[3] http://developer-blog.net/hardware/ein-server-cluster-mit-raspberry-pis/
[4] http://raspberrywebserver.com/raspberrypicluster/raspberry-pi-cluster.html
[5] http://www.raspberrypi.org/raspberry-pi-compute-module-new-product/
[6] http://de.wikipedia.org/wiki/Rechnerverbund
[7] http://www.mosix.org/