PCクラスタワークショップ in 福岡2018

新ベクトルスーパーコンピュータ

SX-Aurora TSUBASAのご紹介
日本電気株式会社
ITプラットフォーム事業部 第三ソリューション基盤統括部
萩原 孝

市場トレンド 科学の発展・社会生活の高度化に向けて、計算パワーの継続的な需要増加
 データ量・種類の爆発的増加
 Linuxによるオープン環境の普及
シミュレーション

高精度化
例）高精度金融シミュレーション

Cloud

全系化

計算パワー渇望
データ爆発
オープン環境大規模化
AI/機械学習/ビッグデータ例）航空機丸ごとシミュレーション

IOT

複雑化
例）個々の嗜好に応じたサービス
2© NEC Corporation 2017

例）入力データ・出力データの爆発的増加

ベクトル型プロセッサの位置付け
 メモリ性能が必要な領域と演算性能が必要な領域がある
 主にメモリ性能が必要な領域を対象としてベクトル型プロセッサを投入

メモリ性能

ベクトル型
プロセッサ
需要予測
価格予測
レコメンド

AI・ビッグデータ
領域

シミュレーション
領域

音声認識
ｚ

汎用型
プロセッサ
3

© NEC Corporation 2017

画像認識

超並列型プロセッサ(GPGPU)
演算性能

新ベクトルスーパーコンピュータ

1.2TB/s / processor, 150GB/s / core

Fortran/C/C++, OpenMP, MPIなどの使い慣れたプログラミング環境
自動ベクトル化・並列化コンパイラ

タワー型サーバからスパコン・システムまで幅広い製品ラインアップ
空冷タイプ、水冷タイプ
4© NEC Corporation 2018

新アーキテクチャAurora：ベクトルエンジン(VE)カード + x86ノード
x86/Linux環境下で、VEはアプケーション実行に特化
Aurora 基本構成

ハードウェア製品

VE + x86 ノード（VH:ベクトルホスト）
VE
ソフト

LinuxOS

ベクトルエンジン

x86ノードx86 Linux OSFortran/C/C++ 標準プログラミング環境
実証済みのベクトルコンパイラによる自動ベクトル化・自動並列化機能

x86 サーバー

インターコネクト

Aurora5

ソフトウェア環境© NEC Corporation 2017

InfiniBand for MPI

アプリケーションの実行形態
 アプリケーションを丸ごと実行：アクセラレータ型の弱点を解消
 x86にVEのOS機能をオフロード：OSジッター問題を解消
アクセラレータ型
アプリケーション

データ移送が頻発すると性能ボトルネックとなる

Aurora型（AP丸ごと実行）一部の処理
一部の処理

アプリケーション

一部の処理
一部の処理

Linux OS
x86
ノード

6

© NEC Corporation 2017

アクセラレータ(GPGPU)Linux OS

OSレス

x86
ノード

ベクトルエンジンAuroraのソフトウェア・スタック

Perf. tracer
MPI library
Math library
Fortran library
C/C++ library

Job scheduler
File system
Performance
profilerdebugger

C/C++/
FortranCompiler
VEOS
VE driver© NEC Corporation 2018
7

ベクトル
エンジン
x86
ノード

アプリケーション

Linux OSプログラミング環境
 C/C++

 ISO/IEC 9899:2011 (aka C11)
 ISO/IEC 14882:2014 (aka C++14)

 Fortran

 ISO/IEC 1539-1:2004 (aka Fortran 2003)
 ISO/IEC 1539-1:2010 (aka Fortran 2008)

 OpenMP Version 4.5

 Libraries

 libc MPI Version 3.1 (fully tuned for Aurora architecture) Numeric libraries (BLAS, FFT, Lapack, etc)

 Tools GNU Debugger (gdb) Eclipse Parallel Tools Platform (PTP) FtraceViewer / PROGINF

8© NEC Corporation 2018

ベクトルプロセッサ構成と諸元
SPU

ベクトル・コア強化ポイント
・ベクトルレジスタのリネーミング機構を搭載
・ベクトル命令のOut of Order実行強化
・Packed 単精度(SP)演算の実装

VPU
307GF

0.4TB/s

合計
1.2TB/s主な諸元

LLC (shared)

MCMC
MCHBM2HBM2

ベクトルプロセッサ・2x4メッシュ・ネットワーク
・16MBの共有キャッシュ9© NEC Corporation 2018

HBM2

Core6MCCore7Core4

HBM2

Core5Core2

LLC (shared)

Core3

HBM2Core0MC

Core1MC

HBM2

ベクトルプロセッサ

core数

8core性能~307GF(DP)~614GF(SP)CPU性能~2.45TF(DP)~4.91TF(SP)cache 容量

16MB shared

メモリ
バンド幅0.75 or1.2TB/s

メモリ容量24 or 48GB
DP: Double Precision
SP: Single Precisionプロセッサ SKU▌3種類の SKU：
- 周波数:- メモリバンド幅:- メモリ容量:Type 10A/10B/10C
1.6GHz or 1.4GHz
1.2TB/s or 0.75TB/s
48GB or 24GB
core

VE TypeType 10A

Freq.
(GHz)

1.6Memory
GF© NEC Corporation 2018

DP TF

BWsize

TB/s

GB

1.20

480.75242.4581.410cores

307

Type 10B
Type 10Cprocessor

269

2.15

水冷タイプ（DLCタイプ）
 VE1.0 Type 10A (2.45TF、1.22TB/s、48GB) VE1.0 Type 10B (2.15TF、1.22TB/s、48GB)

VE1.0 Type 10A/10B(スーパーコンピュータ用)DLC: Direct Liquid Cooling11© NEC Corporation 2017

空冷タイプ VE1.0 Type 10B (2.15TF、1.22TB/s、48GB)：パッシブ空冷
 VE1.0 Type 10C (2.15TF、0.75TB/s、24GB) ：パッシブ空冷/アクティブ空冷

VE1.0 Type 10B/10C
サーバ用

VE1.0 Type 10C
タワー用
12© NEC Corporation 2017

様々な用途に向けた豊富なラインアップ
ベクトルエンジンの超高性能を、デスクサイドタワーから、大規模データセンタ対応モデルまで幅広くご提供し、利用・適用範囲を大幅に拡大
スーパーコンピュータモデル

A500シリーズ（データセンタモデル）
 大規模データセンタ向け
 水冷（Hot Water Cooling対応DLCラック）

ラックマウントモデル

64VE搭載A300シリーズ（オンサイトモデル）
 柔軟な構成、標準ラックに搭載可能
 空冷（パッシブタイプ）
2VE搭載

タワーモデル（エッジモデル）
 プログラム開発者向け
 空冷（アクティブタイプ）

13© NEC Corporation 2017

4VE搭載

A100シリーズ
1VE搭載

8VE搭載

製品モデル
エッジモデルA100-1

データセンタモデル

オンサイトモデル
A300-2

A300-4

A300-8A500-64

製品イメージ

VEカード
VE SKU

C

搭載VE数

1形状

タワー冷却方式

出荷開始
14© NEC Corporation 2018

B,C
~2~4
1Uラックマウント

A,B
~8~64

4Uラックマウント

専用ラック(DLC)

空冷2018年2月末

水冷

2018年度1Q

2018年度2Q© 2017 NEC Corporation. All rights reserved. Specifications are subject to change without notice. NEC is a registered trademark of NEC Corporation. Intel and Xeon are trademarks of Intel Corporation or its subsidiaries in the U.S. and/orother countries. Linux is a trademark or registered trademark of Linus Torvalds in the United States of America and other countries. PCI Express, PCIe, and PCI-SIG are trademarks or registered trademarks of PCI-SIG. InfiniBand is atrademark and service mark of the InfiniBand Trade Association. All other trademarks mentioned here are the properties of their respective owners.