In the first part of this thesis we present the QPACE special-purpose supercomputer, where we focus on the QPACE Network Processor. We describe its purpose, interfaces, architecture and implementation, focusing on the QPACE Ethernet logic. In the second part we present results from the calculation of the axial charges of excited nucleons for chirally improved fermions. After a short introduction to Lattice Quantum Chromodynamics, we give a detailed description of the methods we employ for obtaining masses and matrix elements. We provide renormalization results for our chirally improved fermion lattices together with a short review of currently available Lattice Quantum Chromodynamics renormalization methods in the third part of this thesis.

Im ersten Teil dieser Dissertation präsentieren wir den QPACE special-purpose Supercomputer, vor allem den QPACE Netzwerk Prozessor. Wir beschreiben seinen Zweck, Schnittstellen, Architektur und Implementierung, vor allem der QPACE Ethernet Logik. Im zweiten Teil präsentieren wir Ergebnisse der Berechnungen von Axial-Ladungen von angeregten Nukleonen für chiral verbesserte Fermionen. Nach einer kurzen Einführung in die Gitter-Quanten-Chromodynamik beschreiben wir ausführlich die angewandten Vorgehensweisen zur Bestimmung von Massen und Matrixelemente. Wir zeigen Ergebnisse der Renormierung unserer chiral verbesserten Fermionen zusammen mit einem kurzen Überblick über aktuell verfügbare Methoden der Gitter-Quanten-Chromodynamik-Renomierung im dritten Teil dieser Dissertation.