NECのHPCへの取り組み〜HPCクラスタソリューションのご紹介〜

2012年3月9日
日本電気株式会社

NECのHPC製品
アプリケーション特性に応じて、最適なプラットフォームをお客様にご提供
アプリケーション領域
バイオ・化学

構造解析

衝突解析

電磁波解析

HPCクラスタソリューション

Page 2© NEC Corporation 2011

流体解析

物性

気象・気候

ベクトル型スーパーコンピュータ

LXシリーズのご紹介

Page 3© NEC Corporation 2011

HPCクラスタソリューション「LXシリーズ」▐ HPCクラスタシステムで必要とされる様々なコンポーネントを組み合わせて、お客様の利用環境やアプリケーションに合わせた最適なシステム／ソリューションをご提供いたします。

数値計算ライブラリ

並列デバッガー

CAE統合環境

NumericFactory

TotalView

MD Nastran Desktop

ソフト
ウェア

InfiniBand

ネット
ワーク

HPCクラスタソリューション
Mellanox
ラックサーバQLOGIC

高密度実装サーバ
Twinサーバ

GPUサーバ
ブレードサーバ

計算サーバ

Page 4© NEC Corporation 2011

LXシリーズ：サーバコンポーネント(HPC専用サーバ)▐ HPC専用サーバ
 HPC領域向けに特にニーズのある機能をもったHPC専用モデル• 最新プロセッサ搭載、高密度実装、インフィニバンド対応、GPGPU対応 等<Twinサーバ>

高実装密度
オンボードIB<GPUサーバ>

タワー/ラック型
GPGPU対応
最大4GPU<ラックサーバ>

DPブレードStorageブレード

TwinブレードGPUブレード

ラックサーバ並の拡張性

1ブレードに2サーバ搭載

GPU 最大2基搭載可能<エンクロージャ>多メモリスロット

高実装密度
高クロックCPU
オンボードIB

ラックマウント型
Page 5<計算ブレード>© NEC Corporation 2011

GPGPU対応
最大2GPU

7Uに10ブレード収納

ブレード型

省電力システムの提案(ハードウェア)
サーバ18ノード+IBスイッチ1台の消費電力比較▐ Twinサーバ／ブレードサーバ

[kW]
987
65

ファンなどパーツの共通化、高効率電源ユニットの採用など
により、ハードウェアとしての省電力化を追求

16%省電力23%省電力Twinサーバ

ブレードサーバ

43
2
10▐ GPUサーバ

1Uサーバ

MW-STUDIOでの性能例と消費電力
400W

50000

400W
実行時間(秒)GPGPUの活用による電力あたりのアプリケーション性能の向上

60000

40000

1node
8core

1node8core

30000

800W

20000

2node
16core0CPU© NEC Corporation 2011

1200W
4node
32core

10000

Page 6620W
1node
840W
8core
1node+
1GPU 8core+
2GPU

CPU+GPU

省電力システムの提案(運用面)▐ ジョブ管理/リソース管理ソフトウェアによる省電力運用
 SLURMによる社内環境の電力制御運用の例
3,000,000

7,000,000

2,500,000

6,000,000
5,000,000

2,000,000
1,500,000
1,000,000

Allways ON

4,000,000

Allways ON

Auto OFF

3,000,000

Auto. OFF

2,000,000

500,000

1,000,000

007

Page 78© NEC Corporation 2011

9TotalLXシリーズ：ラックサーバ▐ ラックサーバ
メモリスロットを18スロット搭載し、大容量メモリ構成が可能なサーバ
LX 1U-18DIMMサーバ 118Rc-1 ：18DIMMスロットの1Uラックサーバ▐ ラックサーバの特長
最新Xeon®プロセッサー搭載
最新のインテル®Xeon®プロセッサーを搭載します。インテル社の最新技術であるQPI(Quick Path Interconnect)アーキテクチャにより高い実行性能を実現します。
優れた拡張性
メモリスロットは最大18DIMM搭載可能で、大容量メモリ構成が可能です。また
HDDは最大8台まで搭載でき、I/Oが必要とされるアプリケーションに適したサーバです。
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主な諸元(ノード当たり)
モデル名

1U-18DIMMサーバ [118Rc-1]
18DIMMスロット

筐体
イメージ

特長

18DIMM搭載可能

CPU

インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(130W TDP) 最大2台

メモリ*1

DDR3-1333 Reg. ECC 18DIMM(2GB / 4GB / 8GB / 16GB)

HDD*2

2.5インチSATA 最大8台*3

メモリチャネル1本あたり3DIMM搭載時は、動作速度が800MHzになります。
RAIDカードの増設によりSASディスク搭載可能*3 RAIDカード増設時、標準は最大6台*1*2

LXシリーズ：Twinサーバ▐ Twinサーバ
1Uのスペースに2ノードという高密度実装タイプのサーバです。
LX 2U-Twin2サーバ 413Rc-2 ：2Uシャーシに4ノード実装
LX 1U-Twinサーバ 214Rc-1 ：1Uシャーシに2ノード実装▐ Twinサーバの特長

主な諸元(ノード当たり)
1U-Twinサーバ [214Rc-1]
1Uシャーシに2ノード搭載

2U-Twin2サーバ [413Rc-2]
2Uシャーシに4ノード搭載

特長

高クロックCPUにも対応可能

ノード単位で交換可能

CPU

インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(130W TDP) 最大2台

インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(95W TDP) 最大2台

メモリ

DDR3-1333 Reg. ECC 12DIMM(2GB / 4GB / 8GB / 16GB)

DDR3-1333 Reg. ECC 12DIMM(2GB / 4GB / 8GB / 16GB)

HDD*1

2.5インチSATA 最大4台

3.5インチSATA 最大3台

InfiniBand

QDR(40Gbps) 1ポート

QDR(40Gbps) 1ポート

モデル名

省電力・省スペース1Uスペースに2台のサーバを収納という高い実装密度により、省スペース・省電力を実現しています。電源には80PLUS
Gold対応の最大変換効率92%の高効率電源を採用しています。
高速ネットワークに対応
PCクラスタでは必要不可欠な高速ネットワークとして、InfiniBandのインタフェースをオンボードで搭載しています。最大40Gbpsの高いノード間通信性能を実現します。
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筐体
イメージ

*1

RAIDカードの増設によりSASディスク搭載可能

LXシリーズ：GPUサーバ▐ GPUサーバ
NVIDIA社のTesla GPUを搭載可能なGPUサーバです。
LX 1U-GPUサーバ 116Rc-1G ：2CPU + 2GPU構成
LX 4U-GPUサーバ 118Tc-4G ：2CPU + 4GPU構成▐ GPUサーバの特長

主な諸元(ノード当たり)
モデル名

NVIDIA Teslaシリーズ搭載
GPUの持つ高い演算処理能力に期待が高まり、HPC分野で数値計算用途として利用され始めています。LXシリーズではNVIDIA社のTeslaを最大4台搭載し、GPUコンピューティングを実現いたします。
GPUソリューションの提供
GPUのご利用にあたっては、サーバのみならず、CUDA化支援やCUDAコード高速化など、お客様のGPUコンピューティングを強力にバックアップするソリューションもご提供いたします。
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2 x GPUサーバ [116Rc-1G]
1UサーバにGPU 2基搭載

4 x GPUサーバ [118Tc-4G]
4UﾜｰｸｽﾃｰｼｮﾝにGPU 4基搭載

筐体
イメージ

別売りのラックマウントキットでラック搭載可能特長

GPUクラスタに適したサーバ

最大4基のGPUを搭載可能

CPU

インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(130W TDP) 最大2台

インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(130W TDP) 最大2台

メモリ

DDR3-1333 Reg. ECC 12DIMM(2GB / 4GB / 8GB / 16GB)

DDR3-1333 Reg. ECC 12DIMM(2GB / 4GB / 8GB / 16GB)

HDD*1

2.5インチSATA 最大6台

3.5インチSATA 最大8台

GPU

最大 2 (モジュールタイプ)

最大 4 (カードタイプ)*1

RAIDカードの増設によりSASディスク搭載可能*2

RAIDカード増設時、標準は最大6台

LXシリーズ：ブレードサーバ(エンクロージャ)▐ ブレードサーバ特長 エンクロージャに計算ブレードとネットワークスイッチモジュールを搭載
 7Uシャーシに最大10台のブレードを搭載可能
 エンクロージャ内の計算ブレードの組み合わせは自由 省スペースとGPGPUの両立が可能 エンクロージャ内はミドルプレーン経由でのInfiniBand/Ethernet通信のため、ケーブル本数を大幅に削減
主な諸元
エンクロージャ(4PS)

モデル名
筐体イメージ

ブレード搭載時

ブレード未搭載時

計算ブレード搭載数

最大10InfiniBandスイッチモジュール搭載数

最大1Ethernetスイッチモジュール搭載数

最大2電源ユニット
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4 (ホットスワップ対応2500W, N+1冗長)

背面

LXシリーズ：ブレードサーバ(計算ブレード)▐ 計算ブレードの特長
 お客様のニーズに合わせて、様々なタイプの計算ブレードを提供します Twinブレード
1ブレードのスペースに2ノードという高密度実装タイプの計算ブレード
 GPUブレード
1ブレードにNVIDIA Teslaを2基搭載可能な計算ブレード
主な諸元(ブレード当たり)
モデル名

DPブレード [112Bc-7]

ストレージブレード [116Bc-7]

Twinブレード [212Rc-7]

GPUブレード [110Bc-7G]

標準的な計算ブレード

ラックサーバ並みの拡張性

高密度実装

GPU 2基搭載可能

筐体
イメージ

特長

インテル®Xeon®プロセッサー5600番台(130W TDP)

CPU
メモリ

最大96GB
DDR3-1333 Reg. ECC
6DIMM

最大192GB
DDR3-1333 Reg. ECC
12DIMM

最大128GB
DDR3-1333 Reg. ECC
8DIMM

最大96GB
DDR3-1333 Reg. ECC
6DIMM

HDD

3.5インチSATA 最大2台

2.5インチSATA 最大6台

2.5インチSATA 最大2台

なし*1

最大 1

最大 1

最大 1

最大 1

メザニンカード*2*1*2

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SATA DOM(Disk On Module)を最大1台搭載可能
InfiniBand通信用にQDR IBメザニンカードが増設可能インテルXeonプロセッサー動向
Xeon5500番台(Nehalem-EP)
CPU

メモリ(DIMM)CPU

次期Xeonプロセッサ(SandyBridge-EP)

メモリ(DIMM)

メモリ(DIMM)

CPU

C C C

C・・・

C

C C C

C・・・

C

CPUコア

C C
Last Level Cache
キャッシュメモリ

LLC

LLC

・・・

C C

Xeon5600番台(Westmere-EP)

LLC

主な強化ポイント主な強化ポイント（見込み） コア数の強化(4コア→6コア)
 CPUクロックの強化(最大3.33GHz→3.60GHz)
 キャッシュメモリ容量の増加(8MB→12MB)
 メモリクロックの強化(DDR3-1066→DDR3-1333)

 コア数の強化(6コア→8コア)
 新しい命令のサポート(AVX命令)
 キャッシュメモリ容量の増加
 メモリクロックの強化(DDR3-1333→DDR3-1600)
 メモリチャネル数の増加(3ch/CPU→4ch/CPU)

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LXシリーズ(HPC専用モデル)ロードマップ
CY2011
ラック
サーバ

CY2012

1U-18DIMM

1U-Twin

Sandy-Bridge対応

2U-Twin2

2U-Twin2後継機

Twin
サーバ
Sandy-Bridge対応
1U-GPU

GPU
サーバ

GPU搭載数強化

1U-GPU後継機
4U-GPU

Sandy-Bridge対応

4U-GPU後継機

ブレード
サーバ

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Sandy-Bridge対応

LXシリーズ：Twinサーバ後継機

開発中の製品であり、今後変更される可能性があります▐ 2U-Twin2後継機の特長
 インテル®Xeon® E5-2600シリーズ(Sandy Bridge-EP対応)
 1サーバあたり0.5Uの高密度実装モデル(現行機と同等)
 オンボードインフィニバンドポート搭載
 80 PLUS Platinum対応の高効率電源を採用
2U-Twin2サーバ [413Rc-2]
2Uシャーシに4ノード搭載

モデル名

2U-Twin2サーバ後継機
2Uシャーシに4ノード搭載

筐体イメージ※実際の製品イメージとは異なります。

インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(130W TDP) 最大2台

CPU

インテル®Xeon®プロセッサー
E5-2600シリーズ 最大2台

DDR3-1333 Reg. ECC 12DIMM

メモリ

DDR3-1600 Reg. ECC 8DIMM

3.5インチSATA 最大3台

HDD

2.5インチSAS/SATA 最大6台

QDR(40Gbps) 1ポート

InfiniBand

QDR(40Gbps) / FDR(56Gbps)*1 1ポート

1400W x 2(80 PLUS GOLD対応)

電源ユニット1620W x 2(80 PLUS Platinum対応)*1Page 15© NEC Corporation 2011

FDR対応は予定

LXシリーズ：GPUサーバ後継機

開発中の製品であり、今後変更される可能性があります▐ 1U-GPUサーバ後継機の特長
 インテル®Xeon® E5-2600シリーズ(Sandy Bridge-EP対応)
 1Uラックマウント筐体に最大3GPUまで搭載可能
 80 PLUS Platinum対応の高効率電源を採用し、電源冗長構成が可能
1U-GPUサーバ [116Rc-1G]
1UサーバにGPU 2基搭載

モデル名

1U-GPUサーバ後継機
1UサーバにGPU 3基搭載

筐体イメージ※実際の製品イメージとは異なります。

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インテル®Xeon®プロセッサー
5600番台(130W TDP) 最大2台

CPU

インテル®Xeon®プロセッサー
E5-2600シリーズ 最大2台

DDR3-1333 Reg. ECC 12DIMM

メモリ

DDR3-1600 Reg. ECC 8DIMM

2.5インチSATA 最大6台

HDD

2.5インチSAS/SATA 最大4台

最大 2(モジュールタイプ)

GPU

最大 3(モジュールタイプ)

1200W x 1(80 PLUS GOLD対応)

電源ユニット1800W x 2(80 PLUS Platinum対応)© NEC Corporation 2011

LXシリーズ：インフィニバンド
Sandy-Bridge対応サーバと同時期にリリース予定▐Mellanox
モデル名

Mellanox Grid Director 4036 2PS

Mellanox FDR IBスイッチ SX6036/SX6025

ポート数

3636

通信速度

QDR 40Gbps (40/20/10Gbpsオートネゴシエート)

FDR 56Gbps

スループット

2.88Tbps

4.03Tbps

レイテンシ

100ns

165ns

ホットスワップ対応、1+1冗長ホットスワップ対応、冗長構成

Qlogic QDR IBスイッチ(36ポート)

Qlogic QDR IBスイッチ(18ポート)

3618

筐体イメージ電源▐QLOGIC
モデル名
筐体イメージ

ポート数
通信速度

QDR 40Gbps (40/20/10Gbpsオートネゴシエート)

スループット

2.88Tbps

レイテンシ

140ns
ホットスワップ対応、1+1冗長

電源

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LXシリーズ： 後継機導入のメリット(一例としてWestmere 32ノードシステムを対象として比較を行う。)▌ 同じ性能の場合
比率

Westmere

SandyBridge

ノード数

3222

コア数

3843530.92

性能

1.00

1.00

1.00

消費電力(kW)11.48.2

削減

削減

2/30.72

SandyBridgeは、Westmereに比べ概ね1.5倍の性能となっている
ため、Westmereと同等性能のシステムを構築する場合、ノード数、及び、消費電力の大幅な削減となる。
また、省スペース化され、ラック収容量も2/3となる。

▌ 同じコア数の場合
比率

Westmere

SandyBridge

ノード数

3224

コア数

384384

1.00

性能

1.00

1.50

消費電力(kW)

11.4

8.9

向上 1.50
削減

Page 18© NEC Corporation 2011削減

3/40.78

SandyBridgeのコア数は8である
ため、6コアであるWestmereと同じコア数のシステムを構築する場合、性能向上する上に、ノード数、及び、消費電力も削減となる。
また、省スペース化され、ラック収容量も3/4となる。

サービス / ソリューションのご紹介

Page 19© NEC Corporation 2011

アプリケーション高度化サービス▐ 性能強化サービス

性能分析

 性能分析
• 性能分析によりボトルネックを特定 高速化• 分析結果に応じたプログラム改変を行い高速化

 並列化

性能分析の結果から最適化へのアプローチを提案

高速化• プログラムをOpenMP、MPIなどを用いて並列化

 GPUコンピューティングソリューション
• GPGPU利用のコンサルティングから移植、最適化までをサポート▐ 機能強化サービス
 プログラム設計・開発支援、機能強化支援、開発テスト作業支援
 受託計算 気象・流体、計算化学など、広範な領域をサポート

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並列化

アプリケーション高度化サービス▐ 実行支援サービス
 科学技術計算ASPサービスHPC OnLine• インターネットを介してCPU資源とアプリケーションを提供 プラットフォーム移行支援• 新プラットフォームへのアプリケーション移植、最適化を支援• 講習会開催 数値計算ライブラリ利用支援• ライブラリ選択支援、性能評価、アルゴリズム調査、高速化・並列化

 数値誤差に関するコンサルティング• NEC製ASLQUAD*1を用いたソリューション
• 四倍精度(多倍長)演算利用による高精度計算支援

 可視化支援• NEC製可視化システムRVSLIB*2を用いたソリューション
• RVSLIB利用支援、画像・動画作成支援

 その他効率化支援• 計算規模拡大(高解像度化)支援、解析ツール作成支援、ベンチマーク・性能評*1) ASLQUAD: http://www.nec.co.jp/hpc/tech/Journal-sx9/080412.html
価作業支援*2) RVSLIB: http://www.nec.co.jp/solution/hpc/library/rvslib/index.html

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GPUコンピューティングソリューション
ソリューションメニュー
CUDA化コンサルティング
コード分析

CUDA化支援

お客様のGPUコンピューティングをバックアップ

コード移植

CUDAコード高速化
チューニング

導入時トレーニング

導入後問い合わせ

講習会

相談窓口

CUDA化コンサルティング

お客様がGPUコンピューティングを始めるにあたって、お客様のアプリケーションプログラムがGPUに適しているかどうかを分析し、GPUへの移植/最適化についてご提案いたします。

CUDA化支援

お客様のアプリケーションプログラムのGPU移植を支援いたします。

CUDAコード高速化

すでにGPUへ移植済みのアプリケーションプログラムの高速化についてご支援いたします。

導入時トレーニング

GPUを導入するにあたって、GPUのアーキテクチャの紹介、CUDAプログラミングなどの講演会を実施します。

導入後問い合わせGPU導入後の利用方法やCUDAプログラミングに関する問い合わせ対応を行います。

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CAEソリューション
▐ エムエスシーソフトウェア株式会社と販売代理店契約を締結し、CAE領域での著名アプリケーションの1つである「MD Nastran Desktop」を販売しています。
▐ CAEソリューションパックは、CAEアプリケーション「MD Nastran Desktop」と、HW、環境セットアップをセットにしたソリューションです。

CAEソリューションパック構成内容
MD Nastran Desktop

MD Nastran Desktop向けワークステーション

MD Nastran ソルバー
高品質・高信頼性
MSC Nastranの実績と信頼性を引き継ぎ、進化した解析ソフトウェア
複合領域の線形・非線形に加えて、機構解析、動解析も対応可能

SimXpert
洗練された統合インタフェース
一つのインタフェースで、データ読み込み、修正、ジョブの実行、結果の可視化が可能日本語化されたインタフェース
で解析に集中できます。

Page 23© NEC Corporation 2011

環境セットアップ・サポート
OS、MD Nastran Desktopをインストールし、ご提供します。
インストールの手間・トラブルから解放
一環したサポート体制
ハードウェアはもちらん、Nastran,
SimXpertのお問い合わせまで、NECがシングルウィンドウで提供しますCAEソリューション
▐充実したサポート体制
 ハードウェア、アプリケーションをシングルウィンドウでサポート
ソフトウェアサポートを購入頂いたお客様には、アプリケーションサポートの一次窓口もNECが実施します。
 長年にわたる移植の経験、Nastran用システムの導入実績に基づくサポート体制を整備しています
NECのサポート体制
お客様お問い合わせ
ハード、アプリケーションお問い合わせ
改善依頼

質問回答
解決法提示
保守

情報提供
製品更新

最新版の提供Page 24© NEC Corporation 2011

HPC OnLineソリューション
▐ HPC分野のクラウドサービス
 インターネットを介して 「マシン資源」 「解析アプリケーション」「技術サポート」を提供します<対象部門>
・研究開発
・製品設計
・数値解析・実験
シミュレーション業務

HPC OnLineホームページ
http://www.nec.co.jp/solution/manufacture/hpc_online.html
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HPC OnLineソリューション
▐業務量の変動にも柔軟に対応<自社への設備導入の場合>▐ 業務ﾋﾟｰｸ時に合わせた設備投資ができない場合が多い

共用サーバ<ｻｰﾋﾞｽ利用の場合>▐ サービス利用により、リソース不足を解消。設備導入とｻｰﾋﾞｽ併用によりﾄｰﾀﾙｺｽﾄを削減

共用
サーバ

HPC OnLine
追加の設備投資は困難

ﾕｰｻﾞ「Job流れない…」

ﾘｿｰｽ不足保有ﾘｿｰｽ (cpu, APﾗｲｾﾝｽ)

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ﾘｿｰｽ不足を解消
業務量の変動に対応

保有ﾘｿｰｽ (cpu, APﾗｲｾﾝｽ)

HPC OnLineソリューション
▐ HPC OnLine は、お客様の大切なデータを守ります。
 SSL 暗号化方式• お客様〜ポータルマシン間を安全に接続• 不正アクセスやデータ漏洩を防止

 データ暗号化• 全てのデータをポータルマシン〜計算サーバ間で暗号化対応
セキュリティを更に強化しました データ自動削除• ジョブ終了後、計算サーバのデータを自動削除

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データ暗号化ハードウェア保守サービス▐ 製品の問い合わせ/障害には、全国保守拠点が迅速かつ確実に対応します。
 トップクラスのクイックレスポンス• お客様からのコール受け付け後、お客様のオンサイト到着まで原則２時間で対応を開始いたします。

 24時間365日対応可能• 8:30〜17:30（週5日）対応から24時間365日対応まで、お客様のニーズにあったメニューからお選びいただけます。

 安心サポート• 全国約400ヶ所の保守拠点がお客様のシステムを強力にバックアップします。
（2011年3月現在）※ 営業日8:30〜17:30までに保守員が受け付けた場合。
地域、交通事情、天候等により2時間を越える場合や翌営業日対応となる場合もありますので、予めご了承ください
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キャンペーンのご案内

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Corporation 20112011GPGPUキャンペーン▐ GPUコンピューティングに最適なTesla C2070を 1基搭載した
LX118Rc-4Gを特価でご提供いたします。
▐ GPUは特価で最大 4基まで増設可能です(増設後 4基搭載)。

▌ LX118Rc-4G(キャンペーン構成)CPU ： Xeon X5690 (3.46GHz/6core) x2
GPU ： NVIDIA Tesla C2070 x1
メモリ ： 24GB (DDR3 1333MHz 4GB x6)
HDD ： 2TB (SATA 1TB 7.2krpm x2)
キャンペーン特価：75万円 (税抜)
2011年12月1日〜 2012年3月31日までの期間限定特価※キャンペーン詳細はお問い合わせ下さい。
※保守費は含まれていません。http://www.nec.co.jp/solution/hpc/
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ＮＥＣグループビジョン２０１７

人と地球にやさしい情報社会をイノベーションで実現する
グローバルリーディングカンパニー

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Page 32

© NEC Corporation 2011