スーパーコンピュータ「HA-PACS」を拡張～1ペタフロップスを超える性.pdfVIP

平成25 年11 月1 日 報道関係者 各位 国立大学法人筑波大学 クレイ?ジャパン?インク エヌビディア ジャパン スーパーコンピュータ「HA-PACS」を拡張～1 ペタフロップスを超える性能に 概要 筑波大学計算科学研究センターは、スーパーコンピュータ 「HA-PACS」に新規開発した 「TCA 機構」搭載部を拡張し、これまでの総ピーク演算性能802 テラフロップス（毎秒802 兆回）から1.166 ペタフロップス（毎秒1166 兆回）に増強させたスーパーコンピュータの 運用を開始しました。 「HA-PACS」は平成24 年2 月 1 日に運用を始めた、宇宙?素粒子?生命などの研究を けん引する最先端の超並列演算加速器クラスタ型スーパーコンピュータです。268 台の計算 ノードからなるベースクラスタシステムに、この度、同センターで開発した密結合並列演 算加速機構 （TCA 機構）を装備した64 台の計算ノードを追加しました。その結果、364 テ ラフロップスの演算性能が増強され、システムの総ピーク演算性能は 1.166 ペタフロップ ス（毎秒1166 兆回）となりました。筑波大学として初めて1 ペタフロップスを超えるシス テムです。 TCA 機構は、GPU＊1 を搭載したPC クラスタシステムの大きな問題であった、遠隔GPU 間の通信性能の低さを改善する画期的な機構です。独自開発の通信用チップにより、これ までできなかった異なるノード上のGPU 間の直接通信を実現。通信時間を大幅に短縮させ て、GPU クラスタにおける演算性能を大きく改善させることが可能となりました。これに より、計算科学研究センターでは、並列GPU 計算アプリケーション開発を加速させ、先進 的計算科学研究を推進していきます。なお、HA-PACS/TCA 部の構築は、システム実装及 びTCA 機構のGPU 向け開発に際し、米エヌビディア社および米クレイ社の技術協力を得 て進められました。 1．背景 10 ペタフロップス級の性能がスーパーコンピュータ「京」によって実現された現在、演 ＊ 2 算性能をエクサ フロップス級（エクサはペタの1000 倍）まで高めるための研究がすでに 始まっています。しかし、1 台の計算機で使用可能な電力や設置面積の制限から、このよう ＊3 な超高性能を実現することはますます難しくなっており、何らかの演算加速装置 を持つ システムが不可欠です。これらのシステムには、演算加速装置とCPU の間の通信や、並列 演算加速装置間の通信における様々なボトルネックが存在します。加えて、超並列規模の 演算加速装置を用いた大規模プログラムの開発には、アルゴリズムレベルからの改良など 大きな人的コストと時間がかかります。 筑波大学計算科学研究センターでは、高密度超並列GPU クラスタを最先端標準製品技術 とわれわれ独自の技術の組み合わせにより実現し、これらの問題に挑戦します。このため の研究基盤が「HA-PACS」です。最先端CPU とGPU の組み合わせによる超並列GPU ク ラスタを従来にない規模で定常的に並列利用することにより、エクサスケール時代につな がる演算加速型アプリケーションの開発と、われわれが提唱する密結合並列演算加速機構 アーキテクチャに基づく次世代GPU クラスタを実現します。ここで培われたハードウエア 及びソフトウエアのシステム開発技術を、エクサスケールシステム実現への基盤技術とし て熟成させていきます。 2．詳細 筑波大学計算科学研究センターは、宇宙?素粒子?生命などの研究をけん引する最先端 の超並列演算加速器クラスタ型スーパーコンピュータ、密結合並列演算加速機構実証シス テム「HA-PACS」（Highly Accelerated Par