スーパーコンピュータ「富岳」と今後の展開
2020年6月23日
富士通株式会社
理事 プラットフォーム開発本部長
新庄直樹
0Copyright 2020 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「富岳」

スーパーコンピュータ「京」Ranked Top500 No.1 in 2011
Competitive in various fields© RIKEN

No.1(2017)

Finalist(2016)

No.1(2018)

PRIMEHPC FX10PRIMEHPC FX100

PRIMEHPC
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、*Formerly known as Post-K
2021年度からの共用開始に向けてソフトウェアの整備中◼ 富岳テクノロジPRIMEHPC FX1000, FX700の出荷、HPEへCPU A64FX供給を開始
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「富岳」のスペックとベンチマーク達成性能「京」, SPARC64 VIIIfx「富岳」, A64FXSPARC-V9 HPC-ACE

Armv8.2-A SVE 512bit

倍精度演算ピーク性能

11.28 Petaflops

537 Petaflops

半精度演算ピーク性能-2.15 Exaflops (半精度)

総メモリバンド幅

5.64 PB/s

163 PB/s

インターコネクト

Tofuインターコネクト

TofuインターコネクトD

TOP500性能 (Petaflops)

10.51 (2011.6/2011.11: 1位）

415.5 (2020.6: 1位)

HPCG性能 (Petaflops)

0.6027 (2016.11~2017.11: 1位)

13.366 (2020.6: 1位)

HPL-AI性能 (Petaflops)ー

1,421 (2020.6: 1位)

31,302.4 (2014~2019.6: 1位)

70,980 (2020.6: 1位)

ISC 2020

システム仕様命令セット

Graph500(GTEPS)•TOP500（LINPACK ベンチマーク)： スパコンの標準性能指標、理工学で一般的な線型方程式(密行列)を解く速度を測定•

HPCG : より実アプリ性能に近い評価を目指しているベンチマーク指標、反復法（CG法）で、疎行列の線型方程式を解く速度を評価•

HPL-AI：半精度（16ビットの浮動小数点）演算を活用して線型方程式を解く速度を評価（半精度演算はAI系で多用される演算）•Graph500: ビッグデータ処理等の性能を評価する。整数演算、メモリアクセス速度などをグラフの探索速度で評価する
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「富岳」の技術的な新機軸と特長
アプリケーションの高速化：最先端技術の採用◼ Armのスパコン向け命令セットSVEを世界初実装、リードパートナーとしてArm社のSVE開発にも協力• 京の4倍の処理能力を持つ演算器(512-bit SIMD)、AIで活用されている半精度演算(FP16)を実装◼ 大量・高速に演算器にデータ供給できる積層メモリHBM2を汎用CPUでは世界で初めて採用◼ 大規模での同時並列処理を可能とするTofuインタコネクトD採用(「京」のTofuをエンハンス)

省電力性・高信頼性の実現：ハードウェア～ソフトウェアまで自社開発◼ CPU/システム/ソフトウェアの一体開発による巨大システムの安定稼働、稼働率向上の実現◼ 電力抑制機能のハードウェア実装とソフトウェアによる効率的な制御◼ 富士通のCPU設計技術と最先端半導体を組合せ、世界トップクラスの優れた電力性能を実現

使いやすさや広がり：業界標準の採用◼ スマホやIoT機器で広く使われているArmアーキテクチャを採用したCPU「A64FX」を自社設計・開発◼ OSはサーバ等で広く使われているRed Hat Enterprise Linux (RHEL 8.1)を採用
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「富岳」出荷開始からベンチマークへの道のり◼ 2019.12.2 「富岳」の筐体出荷を開始~ 世界各地でロックダウン ~•サプライチェーンの見直し(経路等)•サプライヤとの作業分担見直しによる納期リカバリ•製造・組み立て順序を見直し欠品の影響を最小限に•代替品の国内製造なども検討◼ 2020.4.7 COVID-19対策を目的とした「富岳」の優先的な試行的利用
約6分の1の計算リソースを提供◼ 2020.5.13 「富岳」の筐体搬入を完了~ ベンチマーク測定 ~ハードウェア保守を除き、リモートによる作業

https://www.riken.jp/pr/news/2020/20200407_1/index.html
4https://www.riken.jp/pr/news/2020/20200514_1/index.html
Copyright 2020 FUJITSU LIMITEDCOVID-19対策とベンチマークの成果へ◼COVID-19対策
予
防対策• リモート作業を大前提に、現地作業は最低限に• 通勤も3密を避け、徒歩移動も• 居室やトイレを分離、動線も分けてリスクを低減• 検温記録・手指消毒・マスク等、ルール徹底

最感
小染化影
響

• 2班以上に分け、バックアップ可能とする体制• 消毒等の範囲・手順も事前にシミュレーション

感染なし、遅延無し、計画通りの製造・搬入完了◼ベンチマーク測定はリモート密連携で成功

リモート会議でベンチマークをリアルタイムで見守る22名…5/29 21:50頃

理研/富士通のベンチマークプログラム最適化チーム

密な連携（リモート）
富士通の事業部、SE、CE部隊

理研施設オペレーションチーム

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「富岳」と富士通の商用スーパーコンピュータ◼ 「富岳」に採用したCPU「A64FX」を搭載した２種類のスパコン製品をラインアップ「富岳」

FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC©
© RIKEN
RIKEN

理研と共同開発• 15万ノード以上• 水冷• TofuインターコネクトD• 富士通製、理研製ソフトスタック

PRIMEHPC FX1000

超大規模システム向けのスーパーコンピュータ• 384ノード/ラック• 水冷• TofuインターコネクトD• 富士通製ソフトスタック
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PRIMEHPC FX700

スタンダード技術をベースとした導入しやすいモデル• 8ノード/2Uシャーシ• 空冷• InfiniBand• OSS/商用ソフトを活用
Copyright 2020 FUJITSU LIMITEDA64FXの計算速度と省電力性（OSS実アプリ）
x86 CPU x2に対するA64FX x1の性能倍率◼同一コア数での比較で、A64FX*は*最新のx86 CPU と比較して、流体解析
計算速度

構造解析

◼計算速度で～1.8倍◼省電力性で～4.7倍

省電力性＊ A64FX ： 48コア×1CPU(2.2GHz)、
x86 CPU ： 24コア×2CPU(2.9GHz)

第一原理計算第一原理計算◼高い性能倍率を以下により実現

地震伝搬解析

◼HPC向けに強化したマイクロアーキテクチャ◼省エネルギーを意識した設計と実装

領域気象モデル
全球気象モデル7

Copyright 2020 FUJITSU LIMITED商用アプリケーションの拡大◼ ISV各社と協同し、商用アプリのFX1000対応に取り組んでいます。
バイナリ―互換のFX700と富岳にも対応します。
近日、提供予定
研究開発中（2020年6月現在）
エンジニアリング分野 (構造解析、流体解析、エレクトロニクス)

LS-DYNA

Altair Radioss™

Ansys Fluent(by Allied Engineering Co.)(by Altair Engineering, Inc.)(by Ansys, Inc.)(by Fujitsu Limited)(by Convergent Science)(by ENGYS Ltd. & VINAS Co., Ltd.)(by JSOL Corporation)

化学分野*Marc

Simcenter STAR-CCM+(by MSC Software Ltd.)scFLOW(by Software Cradle Co., Ltd.)(by Siemens Industry Software Inc.)

VASP

VPS (PAM-CRASH)(by Ansys, Inc.)

Poynting
Amber
Gaussian16(by Gaussian, Inc.)(by ESI Group)*協力：オーストラリア国立大学**スライド内の全てのアプリケーション名は、 各ベンダーの商標または登録商標です。
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Copyright 2020 FUJITSU LIMITEDグローバル展開の取り組み◼ 海外直販展開に加え、Cray社(現HPE社)とスーパーコンピュータに関するパートナーシップを締結◼ HPE社より、A64FXを搭載した商用スーパーコンピュータを販売◼ 海外の先端研究機関と共同でA64FXのArm SVEを活かしたアプリケーション評価とエコシステム開発◼ 海外の先端研究機関に評価環境を提供➢ Jülich Supercomputing Centre（独）、EPCC（英）、他

https://www.cray.com/products/computing/cs-series/fujitsu-arm-processor◼ スペインのBarcelona Supercomputing Centerとは共同研究開発実施中
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Copyright 2020 FUJITSU LIMITEDスーパーコンピュータが支える社会課題の解決～ スパコンを活用したイノベーションが期待される分野例 ～SDGsの目標
具体的分野

ライフサイエンス

将来【シミュレーション】

現在• 流体シミュレーション• 衝突シミュレーション• 材料シミュレーション

エネルギー

ものづくり

防災・環境

【データ解析】• AI(Deep Learning)• ビッグデータ：：
過去～ スーパーコンピュータ ～シミュレーションとデータ解析の両輪で、スパコンは社会課題の解決やDXを支えるインフラとして利用が拡大
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Copyright 2020 FUJITSU LIMITEDまとめ◼ 富士通が40年に渡って培った、ハードウェアからソフトウェアにいたるスパコン技術を全て結集することで、巨大システム「富岳」の実現に貢献◼ 「富岳」の高いアプリケーション性能を目指した設計と実装により、多くのベンチマークランキングで首位を獲得◼ 「富岳」の世界最高速の性能は、高いシミュレーション・AI処理能力が必要となる、Society 5.0の実現に貢献できると期待◼ COVID-19対策に向けた先行利用の取り組み、等◼ 「富岳」で採用した技術をグローバルにビジネスに展開（PRIMEHPC、A64FX）
富士通はスパコンの生み出す成果を通じて、 豊かで夢のある未来を世界中の人々に提供することを目指します。デジタル時代を迎え、高いシミュレーション・AI処理能力を有するスパコンは、より一層、様々な分野での活用が拡がると考えています。
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