スーパーコンピュータ「富岳」
2021年8月26日
富士通株式会社
加瀬 将

1

Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDスーパーコンピュータ「京」から「富岳」へ
スーパーコンピュータ

スーパーコンピュータ「京」「富岳」© RIKEN

PRIMEHPC FX100
PRIMEHPC FX10PRIMEHPC
FX1000/FX700© RIKEN

 スーパーコンピュータ「京」は 7年間の稼働ののち、 2019年8月に運用を停止
 スーパーコンピュータ「富岳」は2020年5月に出荷を完了し、2021年3月から共用開始
 富岳テクノロジPRIMEHPC FX1000, FX700販売中
2*Formerly known as Post-K

Copyright 2021 FUJITSU LIMITED富岳開発の道のり
2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

フラッグシップ2020プロジェクト

アプリ
ケーション調査選定

フィージビリティ
スタディ

アーキテクチャ
検討

基本設計

詳細設計

Co-Design w/ apps groups

3

実装・導入

運用

★
「富岳」共用開始
2021年3月9日

Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDターゲットアプリ

https://www.r-ccs.riken.jp/fugaku/system/
Area

Performance
Speedup over K

Application

Brief description

1.Innovative computing
infrastructure for drug discovery

131x

GENESISMD for proteins

2.Personalized and preventive medicine using bigdata

23x

Genomon

Genome processing(Genome alignment)

3.Integreted simulation systems induced byearthquake and tsunami

63x

GAMERA

Earthquake simulator(FEM in unstructured &structured grid)

4.Meteorological and global environmental
prediction using big data

127x

NICAM+LETKF

Weather prediction system using Big
data(structured grid stencil & ensemble Kalmanfilter)

5.New technologies for energy creation,
conversion / storage, and use

70x

NTChemMolecular electronic simulation(structure calculation)

6.Accelerated development of innovative clean
energy systems

63x

Adventure

Computational Mechanics System for Large Scale
Analysis and Design(unstructured grid)

7.Creation of new functional devices and highperformance materials

38x

RSDFT

Ab-initio simulation(density functional theory)

8. Development of innovative design andproduction processes

51x

FFB

Large Eddy Simulation(unstructured grid) ターゲットアプリ
健康長寿社会の実現

防災・環境問題エネルギー問題

産業競争力の強化

基礎科学の発展Priority Issue

9. Elucidation of the fundamental laws andevolution of the universe

38x4LQCD

Lattice QCD simulation(structured grid Monte Carlo)

Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDA64FX CPU
 The first CPU which features Arm SVE, HBM2, and 7nm FinFET
 DP performance 2.7+ TFLOPS, >90%@DGEMM, (CPU freq=1.8/2.0/2.2 GHz)
 Memory BW

1024 GB/s,>80%@STREAM Triad

Fugakuoperating cond.

A64FX
ISA (Base, extension)

Armv8.2-A, SVE

Peak DP performance

2.7 / 3.0 / 3.3 TFLOPS

Scalable Vector Extension SIMD width

512-bit# of cores (Compute + Assistant Cores)

48 + 4

Memory capacity

32 GiB (HBM2 x4)

Memory peak bandwidth1024 GB/s

PCIe

Gen3 16 lanes

High speed interconnect

TofuD integrated
7Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDA64FX物理イメージ
HBM2

CMG

HBM2

HBM2

HBM2

TofuD
6 TNIs & 10 ports

 4x CMG, core memory group, enables many
cores and high bandwidth Memory, HBM2 very close to CPU Cores 12 Cores x 4 group : 12 threads x 4 process TofuD IF for efficient connection between
CPUs

60㎜
8Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDA64FX CPUの高メモリバンド幅
 コア内、キャッシュ、メモリのアウトオブオーダ制御などにより、全階層で、高いスループットを実現

CMG 12x Compute Cores + 1x Assistant Core
Core

A64FX

B/F

DP floating perf. (TFlops)

2.7+

-

L1 data cache (TB/s)

11+

4

L2 cache (TB/s)

3.6+

1.3

Memory BW (GB/s)

1024

0.37

Core

Core

512-bit wide SIMD
2x FMAs
230+
GB/s

BW and calc. perf.

Core

115+GB/s

L1D 64KiB, 4way
115+
GB/s

57+
GB/s

L2 Cache 8MiB, 16way
256
GB/s
HBM28GiB
8GiB
HBM2HBM28GiB
HBM2 8GiB
9x4
Copyright 2021 FUJITSU LIMITED主要ベンチマークテストで4冠達成 (2020.6.22)

2位に対して2.8倍の性能

2位に対して4.6倍の性能2位に対して2.6倍の性能
10

2位に対して3.0倍の性能

Copyright 2021 FUJITSU LIMITED

「富岳」 ベンチマーク 4冠達成(2020/6月、11月、2021/6月)
 4つのランキングで世界一位を獲得
 4部門全てで1位の獲得は史上初
 3期連続で4冠達成！
ベンチマークテスト
TOP500（LINPACK)
HPCG
HPL-AI
Graph500

１位

スコア

富岳

415.5
442.0
442.0

富岳

13.4
16.0
16.0

富岳

1.42
2.00
2.00

富岳

70,980102,956
102,956

単位

２位

上段

ISC2020 (2020.6.22)

中段

SC20 (2020.11.16)

下段

ISC2021(2021.6.28)

スコア

Summit（米国）

148.6
148.6
148.6

Summit（米国）

2.93
2.93
2.93

EFLOPS

Summit（米国）

0.55
0.55
1.15

GTEPS

太湖之光
TaihuLight (中国）

23,75623,75623,756PFLOPSPFLOPS

単位*1

富岳の優位性PFLOPS

2.80倍
2.97倍
2.97倍

PFLOPS

4.57倍
5.46倍
5.46倍

EFLOPS

2.58倍
3.64倍
1.73倍

GTEPS

2.99倍
4.33倍
4.33倍

*1:FLOPS: FLoating point number Operations Per Second
TEPS: Traversed Edges Per Second
9Copyright 2021 FUJITSU LIMITED消費電力でも世界1位

2019.11 Green500

Green500：
ベンチマークプログラム”HPL(High Performance Linpack)”の計算処理速度でTOP500にランクインしたスーパーコンピュータを、消費電力あたりの計算処理速度でランク付けしたもの

2019.11 Green500ランキングでA64FXプロトタイプ

1世界 位を獲得

富岳の2rackシステム
CPU「A64FX」を768個搭載

 1.9995 PFlops @HPL, 84.75%
 16.876 GF/W

分電盤

分電盤

 Power quality level 2

冷却水
高精度
パワーメーター
10Copyright 2021 FUJITSU LIMITED

「富岳」とPRIMEHPCシリーズ コンセプトと仕様

FX700

「富岳」

FX1000

スタンダード技術をベースとした高性能Armサーバ

高性能、高拡張性、高信頼性に加え、世界最高レベルの超低消費電力を実現

CPU (周波数)

A64FX (1.8 GHz) x8

A64FX (2.0/2.2 GHz) x384 / rack

インターコネクト

InfiniBand EDR

TofuD

冷却方式

空冷

水冷

ラック/シャーシ

2Uラックマウント

専用ラック

ソフトウェアスタック

OpenHPC, BCM

Fujitsu Technical Computing Suiteコンセプト

13

Copyright 2021 FUJITSU LIMITED商用アプリケーションAmber(by University of California,San Francisco.)

Gaussian16(by Gaussian, Inc.)(by Convergent Science)

Chemistry

Fluid dynamics

PRIMEHPC
FX1000(by JSOL Corporation)

Poynting(by Fujitsu Limited)

Cradle CFD | scFLOW(byFluent©RIKENElectromagnetics

Fugaku(by ENGYS Ltd. )Simcenter STAR-CCM+ESI Virtual Performance
Solution (VPS)(by Siemens Digital Industry Software Inc.)©RIKENNAG Fortran Compiler(by ESI Group)(byLS-DYNA))

Others

Structural analysis= Already Available= Available in July’ 21 or later= Verified on Fugaku

All application names used in this slide are trademarks or registered trademarks of their respective venders.
14（as of June 2021）
Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDFX1000/FX700でのOSSアプリケーションパフォーマンス
Computation Speed of FX1000 and FX700 compared with x86 server
x86

1.4 *
1.3 *

OpenFOAM

Fluid dynamics

FrontISTR

1.8

Structural analysis

2.0 *ABINIT

2.1 *First principles
calculation
First principles
calculation

Seismic wave
propagation

FX1000

1.5 *
1.3 *

WRF

Weather researchand forecasting

MPAS

0.9 *

FX700

1.0 *
1.1
1.0

LAMMPS

Molecular dynamicsQuantum ESPRESSO

1.1 *First principles
calculation

FX700

1.3
2.3 *
2.2 *

OpenFDTD*

Electro-magnetics

0.0 ソフトウェアは、コードのチューニングやコンパイ
ラとライブラリの強化によって性能を向上

1.2
1.1 *

SPECFEM3D

 強化されたマイクロアーキテクチャー(SVE) 高帯域メモリ(HBM)

1.6 *
1.5 *

SALMON

Model for prediction
across scales

2.3 * FX1000/FX700では、これらのOSSのパフォーマンスはx86サーバーの最大2.3倍
 パフォーマンスの向上

0.5
1.0
1.5
Computation speed normalized by x86 server

2.0

2.5

* Updated from SC20.
16FX1000Benchmark Platform
FX1000: A64FX (2.2GHz x 48cores)
FX700: A64FX (2.0GHz x 48cores)
x86 server: Xeon 8268 (2.9GHz 24core) x2
Copyright 2021 FUJITSU LIMITEDまとめ 「富岳」はコデザインにより共同設計され、4つの主要なスパコンランキングで1位を獲得。アプリケーションの高性能 Fujitsu PRIMEHPC
かつ最適な消費電力で動作を実現
FX1000 2021年3月19日から共同利用を開始
Fugaku「富岳」テクノロジを使った
PRIMEHPC FX1000/FX700を販売中
PRIMEHPC FX700© RIKEN

17

Copyright 2021 FUJITSU LIMITED